| Beryllium 4Be | ||||||
| engl. Beryllium; griech. beryllós („hellgrüner Stein“) | ||||||
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 Physikalisch-chemische Eigenschaften |
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Beryllium
ist ein grau glänzendes, hartes und sprödes Leichtmetall, das
einen relativ hohen Schmelzpunkt aufweist und an der Luft beständig
ist. Die Ursache für die chemische Beständigkeit des kompakten
Metalls liegt darin, dass es an der Oberfläche mit dem Luftsauerstof
reagiert und eine dünne, schützende Oxidschicht ausbildet, dabei
bleibt der Glanz weitgehend erhalten. Beim Erhitzen auf Rotglut lässt
es sich gut verformen und dehnen. Seine elektrische und thermische Leitfähigkeit ist relativ
gut. In der Nähe des absoluten Nullpunktes bei −273 °C wirkt Beryllium
als Supraleiter. In seinen chemischen Eigenschaften ähnelt das Beryllium
dem Aluminium. Bei hohen Temperaturen reagiert
Berylliumpulver mit Sauerstoff und verbrennt
zu Berylliumoxid:
2 Be + O2 
2 BeO ΔHR = −1218,8 kJ/mol Berylliumoxid ist ein äußerst toxischer Stoff, der aufgrund seiner guten Wärmeleitfähigkeit in keramischen Materialien in Schmelztiegeln oder in Zündkerzen eingesetzt wird. Wasser und kalte Salpetersäure greifen Beryllium nicht an. Verdünnte Salz- und Schwefelsäure wie auch verdünnte Alkalilaugen reagieren mit Beryllium unter lebhafter Wasserstoffentwicklung und den entsprechenden Berylliumsalzen: Be + 2 HCl
BeCl2 + H2 Be + H2SO4
BeSO4 + H2 Die Berylliumverbindungen sind ähnlich toxisch wie der elementare Stoff. Die bekannten Vergiftungsfälle wurden meist durch das Einatmen der Stäube verursacht.
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| Toxikologie |
Bei
der Berührung des Metalls besteht die Gefahr, dass über Hautverletzungen
Partikel in das Unterhautgewebe gelangen. Dort führen sie zu allergischen
oder entzündlichen Reaktionen der Haut. Eingeatmete Berylliumstäube
und Dämpfe verbleiben relativ lange in der Lunge. Auch wenn nur relativ
wenig Beryllium in das Blut aufgenommen wird, kann es zu Entzündungen
der oberen Atemwege bis hin zu schweren Lungenschäden kommen. Bei
einer wiederholten Aufnahme tritt eine chronische Berylliose auf. Die Symptome
dieser chronischen Entzündung der Lunge äußern sich in
Atemnot, trockenem Husten, Müdigkeit, Brustschmerz und Schwächeanfällen.
Es kann sich Lungenkrebs entwickeln. Auch Todesfälle durch akutes
Lungen- oder Herzversagen sind bekannt. Berufsbedingte Berylliumvergiftungen
kommen heute kaum noch vor, dagegen befinden sich im Zigarettenrauch erhebliche
Mengen Beryllium. Es ist in geringer Menge in den Böden und in Pflanzen
wie der Tabakpflanze enthalten. |
| Vorkommen |
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Häufigkeit selten
In der Natur tritt Beryllium nie elementar auf. Das häufigste und wichtigste Berylliummineral ist der Beryll, ein Beryllium-Aluminium-Silicat. Grün gefärbte Kristalle des Berylls werden als Smaragd, blau gefärbte als Aquamarin bezeichnet. Die Farben der als Edelstein gehandelten Berylle werden durch Fremd-Ionen im Kristallgitter verursacht. Cr3+-Ionen färben den Beryll grün, Fe2+-Ionen und Ti4+-Ionen färben ihn blau. Verwertbare Berylliumerze kommen vor allem in Brasilien, Argentinien, Indien, Sri Lanka, Zentral- und Südafrika, in Russland, in den USA und in Kolumbien vor. Der Phenakit ist ein weiteres Berylliummineral, das mit einer Mohshärte von 8 sogar noch etwas härter als ein Beryll ist.
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| Geschichte |
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Der
französische Chemiker Louis Nicolas Vauquelin (1763–1829) stellte
im Jahre 1798 aus dem Mineral Beryll erstmals
Berylliumoxid her. Aufgrund des süßen Geschmacks der
Berylliumsalze nannte
er das in seiner „Beryllerde“ vermutete Element zunächst
„Gluciunium“. Martin Heinrich Klaproth
(1743–1817) stellte kurz darauf die gleiche Erde her und
benannte das Element nach dem Mineral Beryll. Das chemische Symbol Be vergab J.J. Berzelius im Jahre 1814.
Das Element in unreiner Form konnte erst im Jahre 1828 von F.
Wöhler in Berlin und von Antoine Alexandre Bussy (1794–1882) in
Paris durch die Reduktion von Berylliumchlorid mit Kalium hergestellt werden. Die Darstellung des reinen Metalls ließ aber
noch lange auf sich warten: Der französische Chemiker Paul Marie
Alfred Lebeau (1868-1959) entwickelte um 1899 ein industrielles Verfahren zur Herstellung durch Schmelzflusselektrolyse von Natriumtetrafluoridoberyllat.
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| Herstellung |
Zuerst
werden die Berylliummineralien mit fluorhaltigen Verbindungen geröstet
oder mit Fluor erhitzt. In allen Fällen erhält man Berylliumfluorid BeF2. Durch eine Reduktion mit Magnesium bei 900 °C entsteht fein verteiltes, pulverförmiges Beryllium:
BeF2 + Mg Be +
MgF2 Sehr reines Beryllium
kann auch durch eine Schmelzflusselektrolyse des Berylliumfluorids zusammen
mit Bariumfluorid und Natriumchlorid erhalten werden. An den Wänden
der verwendeten Nickelgefäße setzen sich dabei Berylliumflitter
ab. |
| Verwendung |
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Legiert
man Metalle wie Kupfer, Aluminium, Nickel oder Eisen mit wenig Beryllium, werden die Härte, die Festigkeit, die Temperaturempfindlichkeit
und die Korrosionsbeständigkeit stark verbessert. Trotz der großen
Härte bleiben derartige Legierungen sehr elastisch. Berylliumbronze
ist eine Legierung mit Kupfer und einem Anteil von 0,4 bis 2 Prozent Beryllium. Diese
Legierung hat die höchste elektrische Leitfähigkeit aller Legierungen.
Ein Hammer aus Berylliumbronze schlägt keine Funken und ist trotzdem
sehr hart. Werkzeuge mit diesem Material werden überall dort verwendet,
wo dies notwendig ist, beispielsweise auf Ölbohrinseln oder in Gaswerken.
Die Legierung wird auch in Federn oder in Oberleitungen für Straßenbahnen
und Eisenbahnen eingesetzt. Berylliumkupfer findet sich im Kopf von hochwertigen Golfschlägern.
Man benötigt Beryllium
als neutronenbremsende Substanz (Moderator) in Kernkraftwerken und Kernwaffen.
Außerdem dient es zur Herstellung von Röntgenfenstern. Reines
Beryllium lässt die Röntgenstrahlen etwa 17 Mal leichter durch als Aluminium. |
| Berylliumminerale |
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Gefahr 
