Beryllium – Steckbrief

Stellung im Periodensystem

Zum ganzen Periodensystem

Vorkommen und Gewinnung

Beryllium ist in der Erdkruste selten. Es kommt nicht gediegen vor, sondern gebunden in rund hundert Mineralen. Das bekannteste ist Beryll, ein Beryllium-Aluminium-Silicat. Reiner Beryll ist farblos; Spuren von Chrom färben ihn grün zum Smaragd, Spuren von Eisen blau zum Aquamarin. Ein zweites wichtiges Mineral ist Bertrandit, das in den USA im Bundesstaat Utah abgebaut wird. Die USA sind der größte Produzent, weitere Vorkommen liegen in China, Brasilien und Kasachstan.

Die Gewinnung ist aufwendig. Das Erz wird zerkleinert, mit Schwefelsäure aufgeschlossen und über mehrere Schritte zu Berylliumhydroxid verarbeitet. Daraus stellt man Berylliumfluorid her, das mit Magnesium zum Metall reduziert wird. Alternativ gewinnt man Beryllium durch Schmelzflusselektrolyse von Berylliumchlorid. Weil Berylliumstaub gesundheitsschädlich ist, laufen alle Schritte unter strengen Schutzmaßnahmen ab. Entdeckt wurde das Element 1798 von Louis-Nicolas Vauquelin, der es als Bestandteil von Beryll und Smaragd erkannte. Das Metall selbst wurde erst Jahrzehnte später isoliert. Wegen des süßlichen Geschmacks seiner Salze hieß das Element früher auch Glucinium.

Eigenschaften und Reaktionen

Beryllium hat die Elektronenkonfiguration [He] 2s² und damit zwei Valenzelektronen, die es in Verbindungen abgibt. Mit einer Dichte von 1,85 g/cm³ ist es ein Leichtmetall, zugleich aber sehr hart, spröde und mit einem Schmelzpunkt von 1287 °C für ein so leichtes Element ungewöhnlich hitzebeständig. Der Siedepunkt liegt bei 2471 °C. Beryllium steht in Periode 2 und Gruppe 2. Seine Elektronegativität von 1,57 ist für ein Erdalkalimetall ungewöhnlich hoch. Deshalb bilden Berylliumverbindungen oft keine typischen Ionenbindungen, sondern haben einen deutlichen kovalenten Anteil. Berylliumchlorid ist zum Beispiel in geschmolzenem Zustand ein schlechter Stromleiter und bildet Kettenstrukturen.

An der Luft überzieht sich Beryllium mit einer dünnen, festen Oxidschicht, die es vor weiterer Korrosion schützt. Wegen dieser Schicht reagiert es, anders als Magnesium oder Calcium, selbst mit heißem Wasser nicht. In Säuren löst es sich unter Wasserstoffentwicklung, und als einziges Erdalkalimetall löst es sich auch in Laugen, weil Berylliumhydroxid amphoter ist, also sowohl mit Säuren als auch mit Laugen reagiert. Hier zeigt sich wieder die Ähnlichkeit zu Aluminium, dem diagonalen Nachbarn im Periodensystem. Beryllium ist für Röntgenstrahlung sehr durchlässig, weil seine Atome nur wenige Elektronen besitzen. Außerdem leitet es Wärme gut und dehnt sich bei Erwärmung nur wenig aus.

Verwendung in Alltag und Technik

Beryllium wird vor allem als Legierungsbestandteil genutzt. Kupfer mit wenigen Prozent Beryllium ist sehr fest, federnd, verschleißarm und leitet trotzdem gut Strom. Daraus fertigt man Federkontakte in Steckverbindern, Schalter und funkenfreie Werkzeuge für explosionsgefährdete Bereiche wie Raffinerien. Reines Beryllium ist wegen seiner Steifigkeit und geringen Masse ein Werkstoff für die Luft- und Raumfahrt: Die Spiegelsegmente des James-Webb-Weltraumteleskops bestehen aus Beryllium, weil es bei tiefen Temperaturen formstabil bleibt.

In Röntgenröhren und Detektoren dienen dünne Berylliumscheiben als Fenster, die Röntgenstrahlung nahezu ungehindert durchlassen. In Kernreaktoren wirkt Beryllium als Neutronenreflektor und Moderator, und in frühen Neutronenquellen wurde es zusammen mit Radium eingesetzt. Berylliumoxid ist eine Keramik, die Wärme fast so gut leitet wie ein Metall, aber elektrisch isoliert; sie wird in Hochleistungselektronik eingesetzt. Für den Alltag spielt Beryllium nur in Edelsteinen eine Rolle. Wegen der Giftigkeit des Staubs ist der Umgang mit dem Metall in der Verarbeitung streng geregelt, und viele Hersteller ersetzen Beryllium, wo es möglich ist.

Kurz gefragt

Die Ionisierungsenergie steigt in einer Periode immer streng an - warum trifft das fuer Beryllium (Be) und Bor (B) trotzdem nicht zu?

Häufige Fragen