BERYLLIUM

Symbol: Be
Kategorie: Erdalkalimetalle
Ordnungszahl: 4

Relative Atommasse: 9,012182
Schmelzpunkt: 1551 K
Siedepunkt: 3243 K
Dichte: 1,85 g cm-3
Elektronegativität: 1,5
Ionisierungsenergie: 9,322 eV
Konfiguration: [He] 9,322 s²
Oxidationszahlen: 2
Atomradius: 113,3 pm
Ionenradius: 34 pm (+2)

Der nachfolgende Artikel ist dem Lexikon der Chemie entnommen.

Beryllium, Symbol Be, chem. Element aus der II. Hauptgruppe des Periodensystems, der Gruppe der Erdalkalimetalle, Leichtmetall; Z 4, Massenzahlen der natürlichen Isotope 9 (99,0098 %), 10 (0,0002 %), Atommasse 9,0122, Wertigkeit II, Härte nach Mohs 6 bis 7, D. 1,85, F. 1278 °C, Kp. 2970 °C, elektrische Leitfähigkeit 18,2 Sm/mm2 (bei 0 °C), Standardelektrodenpotential (Be/Be2+) -1,70 V.

Eigenschaften
B. ist ein stahlgraues, hartes, bei Zimmertemperatur sprödes Metall, das in hexagonal dichtester Kugelpackung kristallisiert. B. hat einen sehr kleinen Atom- bzw. Ionenradius, was seine großen Verhaltensunterschiede zu den schwereren Homologen der Erdalkalimetalle verständlich macht, und was eine ausgeprägte Analogie zum Aluminium (III. Hauptgruppe) mit ähnlichem Ladung/Radius-Verhältnis zur Folge hat (Schrägbeziehung im Periodensystem). Die aus gleichem Grunde besonders hohen Ionisationspotentiale des B. und die starke Polarisationswirkung haben zur Folge, daß in Verbindungen die kovalenten Bindungsanteile stets dominieren. Die beiden 2s-Elektronen verhelfen dem B. jedoch nur zu einem Elektronenquartett. Durch Polymerbildung, z.B. in festem BeCl2, oder durch Koordination weiterer Donoren erreicht B. durch die Erhöhung der Koordinationszahl von 2 auf 4 die Edelgaskonfiguration.



Infolge Passivierung durch eine Oxidschicht wird B. von Wasser nicht und von Luft erst bei Temperaturen oberhalb 1000 °C zu Berylliumoxid BeO oxidiert. Deshalb löst sich B. auch nicht in konz. Salpetersäure, reagiert aber mit verd. Säuren unter Wasserstoffentwicklung, Berylliumverbindungen schmecken süß, weshalb B. früher als Glucinium bezeichnet wurde.

Beryllium und seine Verbindungen sind äußerst giftig. Das Einatmen von Stäuben oder Dämpfen des Metalls und aller Berylliumverbindungen führt zu schweren Pneumonien. Hautkontakt mit Berylliumsalzen verursacht schwer heilende Entzündungen.


Analytisches
B. bildet mit Morin in alkalischer Lösung einen gelbgrün fluoreszierenden Farblack, der als qualitativer Nachweis des B. auch neben Aluminium dient. Quantitativ kann B. durch Fällung mit Ammoniak als Berylliumhydroxid Be(OH)2, welches anschließend bei 1000 °C zu BeO geglüht wird, oder über die Atomabsorptionsspektroskopie bestimmt werden.

Vorkommen
B. ist am Aufbau der Erdkruste mit 6·10-4 % beteiligt und gehört damit zu den seltenen Elementen. Wichtige Minerale sind Beryll Be3Al2[Si6O18], dessen gefärbte Abarten Smaragd (grün; chromhaltig) und Aquamarin (blau, eisenhaltig) vor allem als Schmucksteine geschätzt sind, Euklas BeAl[SiO4](OH), Gadolinit Be3Y2Fe[Si2O10] Chrysoberyll Al2[BeO4] und Phenakit Be2[SiO4].

Gewinnung
Ausgangsmaterial ist fast stets Beryll. Beim Sinteraufschluß geht der mit stöchiometrischen Mengen Natriumfluorosilicat und Soda vereinigte Beryll bei 770 °C in Natriumfluoroberyllat, Aluminiumoxid und Siliciumdioxid über:
Be3Al2[Si6O18] + 2 Na2SiF6 + Na2CO3
→ 3 Na2[BeF4] + Al2O3 + 8 SiO2 + CO2

Das Fluoroberyllat wird mit Wasser herausgelöst und die Lösung mit Natronlauge versetzt, wobei Be(OH)2 ausfällt. Dies wird in überschüssiger Natronlauge gelöst, und vorhandenes Eisenhydroxid Fe(OH)3 bleibt zurück. Das gewonnene Natriumhydroxoberyllat, Na2[Be(OH)]4 wird unter Druck und Hitze zu Be(OH)2 und Natronlauge zersetzt. Beim Schmelzaufschluß wird der gemahlene Beryll bei 1650 °C geschmolzen und mit Wasser abgeschreckt; das glasartige, körnige Schmelzgut wird mit konz. Schwefelsäure auf 250 bis 300 °C erhitzt. Die gebildete Lösung enthält vor allem Berylliumsulfat BeSO4 und Aluminiumsulfat Al2(SO4)3. Nach Zugabe wäßrigen Ammoniaks kristallisiert das Ammoniumaluminiumsulfat NH4Al(SO4)2·12H2O aus und wird abgetrennt. Durch Erhitzen der alkalisch gemachten Lösung gewinnt man wiederum Berylliumhydroxid.

Das nach einem der obigen Verfahren gewonnene Hydroxid wird entweder mit Ammoniumhydrogenfluoridlösung ins Fluorid überführt, wobei das entstandene Berylliumfluorid mit Magnesium bei 900 °C zu feinverteiltem B. reduziert wird, oder das aus dem Hydroxid durch Glühen entstandene Oxid wird mit Kohlenstoff gemischt und chloriert. Aus dem dabei entstandenen Berylliumchlorid wird durch Schmelzflußelektrolyse einer BeCl2-NaCl-Mischung das reine Metall gewonnen.

Verwendung
B. hat als Leichtmetall von hohem Schmelzpunkt und guten mechanischen Eigenschaften Bedeutung im Flugzeug- und Raketenbau. Schutzschilde aus B. verhindern das Verglühen von Raumfahrzeugen beim Eintauchen in die Erdatmosphäre. B. ist gut durchlässig für Röntgenstrahlen und dient deshalb zur Herstellung von Austrittsfenstern in Röntgenapparaturen. Es ist ein bedeutendes, qualitätsverbesserndes Legierungsmetall, das z.B. Härte, Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit von Aluminium, Eisen, Kupfer, Cobalt und Nickel wesentlich erhöht. Aus Be-Ni-Legierungen werden funkenfreie Werkzeuge für explosionsgefährdete Räume hergestellt, ferner - ebenso wie aus Be-Fe-Legierungen - Membranen und Federn für hohe Temperaturen sowie chirurgische Instrumente.

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