Beryllium

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    chemisches Element der zweiten Periode und der zweiten Hauptgruppe des Periodensystems. Beryllium gehört zu den Erdalkalimetallen.

    Namensgebung und Geschichte

    Dieses Element wurde nach dem Edelstein Beryll benannt, dessen Bestandteil es ist. Louis Nicolas Vauquelin entdeckte 1797 das Element bei der Analyse der Bestandteile des Berylls. Wegen des süßen Geschmacks des Berylliumoxids nannte er dieses Glucinium (griechisch: glycos, "süß"). Klaproth schlug Beryllium als Stoffnamen vor, weil ihm die ursprüngliche Bezeichnung zu unpräzise erschien. Die Reindarstellung des Elements gelang erst drei Jahrzehnte später im Jahr 1828 den Chemikern Wöhler und Bussy unabhängig voneinander.

    Isotope

    Das einzige stabile Isotop besitzt eine Massenzahl von neun. Daneben existieren vier weitere Isotope, die allesamt instabil sind und recht unterschiedliche Halbwertszeiten aufweisen. Diese liegen bei Beryllium 12 bei nur 24,4 Millisekunden und bei Beryllium 10 bei 1,6 Millionen Jahren.

    Eigenschaften

    Beryllium ist ein weißes, hartes Leichtmetall mit einem silbrigen Glanz, das in nicht extrem reinem Zustand spröde ist. In seinem Verhalten ähnelt Beryllium dem Aluminium eher als den anderen Elementen seiner eigenen Gruppe. Es zeigt eine große Stabilität gegenüber feuchter Luft, so dass sich hochglanzpolierte Flächen mit der Zeit praktisch nicht verändern. Unter Normalbedingungen ist metallisches Beryllium reaktionsträge. Selbst bei Rotglut reagiert es nicht mit Wasser. Unterhalb von 600 °C tritt an der Luft keine Oxidation ein. Allerdings verbrennt es in Pulverform zu Berylliumoxid (BeO) und Berylliumnitrid (Be3N2). Das Element reagiert im Unterschied zu den übrigen Erdalkalimetallen nicht direkt mit Wasserstoff. Ein weiterer Unterschied besteht im Reaktionsverhalten gegenüber wässrigen Basen: Mit Natron- oder Kalilauge reagiert es unter Entwicklung von Wasserstoff. Eine weitere wichtige Berylliumverbindung ist Berylliumhydroxid (Be(OH)2).

    Vorkommen

    Beryllium ist ein seltenes Erdalkalimetall. In der Natur kommt es nur gebunden vor. In der Erdkruste hat es eine Häufigkeit von lediglich 2,6 ppm (parts per million: Teile pro Million Teile). Dieser Wert ist annähernd vergleichbar mit dem von Zinn, Europium oder Arsen. Das wichtigste Berylliummineral ist der Beryll selbst, bei dem es sich um ein Beryllium-Aluminium-Silikat mit der Summenformel Be3Al2(SiO3)6 handelt. Dieser Edelstein ist farblos. Abarten des Berylls sind Smaragd und Aquamarin. Verschiedene Pflanzen und Bäume enthalten bezogen auf ihr Trockengewicht Beryllium in Größenordnungen von 100 ppb (parts per billion: Teile pro Milliarde Teile). Die mittlere Konzentration für Meerwasser wird mit Werten zwischen 0,1 bis 1 ppt (parts per trillion: Teile pro Billion Teile) angegeben.

    Verwendung

    Die Weltproduktion von Beryllium wird mit 364 Tonnen jährlich angegeben und die Weltreserven auf 400 000 Tonnen geschätzt. Gewöhnlich erhält man es durch Schmelzelektrolyse von Berylliumchlorid (BeCl2). Es wird in Legierungen zum Härten von Kupfer und Nickel verwendet. Bereits ein Zusatz von 2 Prozent erhöht die Festigkeit von Kupfer um das Sechsfache. Derartige Legierungen haben außerdem eine gute elektrische Leitfähigkeit, Formtreue und eine große Haltbarkeit gegenüber mechanischen Belastungen. Sie werden daher v.a. dort eingesetzt, wo hohe Materialanforderungen gestellt werden, wie z.B. in beweglichen Teilen von Flugzeugmotoren, in Präzisionsgeräten und als elektronische Bauteile. Legierungen mit Magnesium werden oft als Tragflächenkanten von Überschallflugzeugen oder als Raketenspitzen eingesetzt. In der Reaktortechnik kommt ihnen große Bedeutung zu, da Beryllium einer der besten Moderatoren und Reflektoren für Neutronen ist. Da es über eine 17-mal bessere Durchlässigkeit für Röntgenstrahlung als Aluminium verfügt, wird es als Fenstermaterial für Röntgenröhren verwendet. Über einen längeren Zeitraum wurde im Labormaßstab ein Gemisch aus Beryllium- und Radiumverbindungen zur Erzeugung von Neutronen eingesetzt. Mit diesem Gemisch gelang J. Chadwick 1932 die Entdeckung des Neutrons. Berylliumverbindungen haben dagegen nur eine geringe wirtschaftliche Bedeutung. Lediglich Berylliumoxid wird wegen seines hohen Schmelzpunktes von 2 530 °C in der Reaktortechnik und in der keramischen Industrie eingesetzt.

    Biologische Bedeutung

    Für Organismen ist Beryllium nicht essenziell. Es wirkt im Gegenteil sogar toxisch und kann, als Staub eingeatmet, zu einer Schädigung der Lunge führen. Ein solches Krankheitsbild wird als Berylliose bezeichnet. Nach der deutschen Gefahrstoffverordnung ist es als giftig eingestuft. Auch eine Krebs erzeugende Wirkung ist für mehrere Tierarten nachgewiesen. Auf Grund seiner Toxizität wurde für den Arbeitsschutz ein Grenzwert von 2 µg/m3 (MAK-Wert) definiert. Sowohl Berylliummetall als auch Berylliumverbindungen können Allergien auslösen.



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