Eigenschaften                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         He 2s2 4 Be Periodensystem Allgemein Name, Symbol, Ordnungszahl Beryllium, Be, 4 Serie Erdalkalimetalle Gruppe, Periode, Block 2, 2, s Aussehen weiß-grau metallisch CAS-Nummer 7440-41-7 Massenanteil an der Erdhülle 5,3 ppm[1] Atomar [2] Atommasse 9,01218 u Atomradius (berechnet) 105 (112) pm Kovalenter Radius 96 pm Van-der-Waals-Radius 153[3] pm Elektronenkonfiguration He 2s2 Elektronen pro Energieniveau 2, 2 Austrittsarbeit 4,98 eV [4] 1. Ionisierungsenergie 899,5 kJ/mol 2. Ionisierungsenergie 1757,1 kJ/mol Physikalisch [2] Aggregatzustand fest Kristallstruktur hexagonal Dichte 1,848 g/cm3 (20 °C)[5] Mohshärte 5,5 Magnetismus diamagnetisch (χm = −2,3 · 10−5)[6] Schmelzpunkt 1560 K (1287 °C) Siedepunkt 2742 K (2469 °C) Molares Volumen 4,85 · 10−6 m3/mol Verdampfungswärme 297 kJ/mol Schmelzwärme 7,95 kJ/mol Schallgeschwindigkeit 13000 m/s Spezifische Wärmekapazität 1825 [1] J/(kg · K) Elektrische Leitfähigkeit 25 · 106 A/(V · m) Wärmeleitfähigkeit 190 W/(m · K) Chemisch [2] Oxidationszustände 2 Oxide (Basizität) BeO (amphoter) Normalpotential −1,97 V (Be2+ + 2e− → Be) Elektronegativität 1,57 (Pauling-Skala) Isotope Isotop NH t1/2 ZM ZE MeV ZP 7Be in Spuren 53,12 d ε 0,862 7Li 8Be {syn.} 6,722 · 10−17 s 2 α 0,092 - 9Be 100 % Stabil 10Be in Spuren 1,51 · 106a β- 0,556 10B 11Be {syn.} 13,81 s β- 11,506 11B Weitere Isotope siehe Liste der Isotope NMR-Eigenschaften   Spin γ in rad·T−1·s−1 E fL bei B = 4,7 T in MHz 9Be -3/2 3,759 · 107 0,0139 28,1 Sicherheitshinweise Gefahrstoffkennzeichnung aus RL 67/548/EWG, Anh. I [7] Sehr giftig (T+) R- und S-Sätze R: 49-25-26-48/23-36/37/38-43 S: 53-45 weitere Sicherheitshinweise LD50 • 51 mg·kg−1 (Ratte, intratracheal) [8][9] • 0.496 mg·kg−1 (Ratte, intravenös) [10][9] Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. Beryllium ist ein chemisches Element mit dem Symbol Be und der Ordnungszahl 4. Der Name lässt sich vom Mineral Beryll, einem berylliumhaltigen Schmuckstein, ableiten (altgriechisch βήρυλλος beryllos, lateinisch beryllus). Im Periodensystem steht Beryllium in der zweiten Hauptgruppe und zählt daher zu den Erdalkalimetallen. Als Element der zweiten Periode zählt es zu den leichten Erdalkalimetallen. Bemerkenswert ist jedoch, dass es eine höhere Dichte als seine beiden Homologen Magnesium und Calcium hat. Das stahlgraue Leichtmetall ist sehr hart und spröde und wird meist als Legierungszusatz verwendet. In Verbindungen ist es zweiwertig. Inhaltsverzeichnis 1 Geschichte 2 Vorkommen 3 Herstellung 4 Eigenschaften 5 Isotope 6 Verwendung 7 Verbindungen 8 Sicherheitshinweise 9 Einzelnachweise 10 Weblinks Bearbeiten Geschichte Louis Nicolas Vauquelin Durch einen Hinweis von Abbé R. J. Haüy isolierte der französische Chemiker Louis-Nicolas Vauquelin (1763–1829) 1798 das Beryllium in Form seines Oxids aus den Edelsteinen Beryll und Smaragd. Kurz darauf stellte Martin Heinrich Klaproth (1743–1817) die gleiche Verbindung her, welche er Berryllium (nach dem Mineral Beryll) nannte.[11] Das chemische Symbol Be wurde 1814 von J.J. Berzelius eingeführt. Erst 1828 gelang es Friedrich Wöhler und Antoine Bussy, das Element durch die Reduktion des Berylliumchlorids mit Kalium darzustellen. Reines Beryllium wurde erstmals 1899 von Paul Marie Alfred Lebeau (1868–1959) durch Schmelzflusselektrolyse von Natriumtetrafluoridoberyllat (Na2[BeF4) hergestellt. Wegen des süßen Geschmackes der Berylliumsalze wurde in Frankreich noch bis 1957 Vauquelins Namensvorschlag Glucinium (griech. γλυκύς = süß) verwendet. Im Altertum und Mittelalter dienten durchsichtige Beryllstücke vielfach als Zauberglas, da es, wie heute eine Lupe, Schriftzüge und Bilder beim Lesen vergrößert[12]. Vom Wort Beryll leitet sich die Bezeichnung Brille (lateinisch: berillus) ab, ursprünglich für ein Augenglas aus Beryll. 1945 wurde Beryllium zusammen mit dem Alphastrahler Polonium als Neutronenquelle in der Atombombe Little Boy, die über Hiroshima abgeworfen wurde, eingesetzt. Bearbeiten Vorkommen Mit einem Massenanteil von 0,00053% in der Erdhülle steht Beryllium an 48. Stelle der Elementhäufigkeit. Das seltene Element kommt in rund 30 verschiedenen Mineralien vor. Die wichtigsten sind Bertrandit (4BeO·2SiO2·H2O) (Vereinigte Staaten) und Beryll (Be3Al2(SiO3)6) (Volksrepublik China, Russland und Brasilien). Die schönsten und wertvollsten beryllhaltigen Mineralien sind die Schmuck- und Edelsteine Aquamarin, Smaragd, Roter Beryll, Euklas, Gadolinit, Chrysoberyll, Phenakit, und Alexandrit. Berylliumerz-Lagerstätten finden sich bevorzugt im Äquatorialgürtel. Frühere, mittlerweile erschöpfte Lagerstätten lagen nördlich zu Fuße der Hohen Tauern um Bramberg in Österreich. In den USA werden niedrighaltige Lagerstätten von Berylliumoxid-Erz in der Nevada-Wüste abgebaut. Die geschätzten Vorräte an förderbarem Beryllium liegen weltweit bei etwa 80.000 t.[13] Bearbeiten Herstellung Elementares Beryllium lässt sich durch Reduktion von Berylliumfluorid mit Magnesium bei 900 °C herstellen. Die Herstellung hochreinen, metallischen Berylliums erfolgt durch Schmelzflusselektrolyse von Berylliumchlorid oder -fluorid: Die Weltjahresproduktion an Beryllium-Metall betrug 2004 etwa 100 t.[13] Bearbeiten Eigenschaften Beryllium, kristallines Bruchstück Beryllium besitzt für ein Leichtmetall einen bemerkenswert hohen Schmelzpunkt. Das liegt daran, dass Beryllium keine klassischen Eigenschaften von Metallen mehr besitzt, sondern mehr einen Übergang zu den hochschmelzenden Elementen Bor und Kohlenstoff darstellt. Neben der sehr hohen spezifischen Wärmekapazität von 1,825 kJ/(kg·K)[14][15] besitzt es einen um ein Drittel höheren Elastizitätsmodul als Stahl; die Schwingungsdämpfung ist ebenfalls sehr hoch. Da es nur vier Elektronen pro Atom hat, ist es sehr durchlässig für Röntgenstrahlen. Alphastrahlung kann aus Beryllium Neutronen freisetzen: Bei Raumtemperatur ist Beryllium an trockener Luft beständig, es bildet sich eine passivierende Oxidschicht, die dem Angriff kalter konzentrierter Salpetersäure widersteht. In Salzsäure wird es jedoch schnell angegriffen. An feuchter Luft überzieht es sich mit einer Schicht aus Hydroxid, die sich beim Kontakt mit Wasser ausbildet. Bei höheren Temperaturen ist die Korrosionsbeständigkeit in Wasser abhängig von den Verunreinigungen des Metalls sowie des Korrosionsmediums, zusätzlich besteht die Gefahr der Lochfraßkorrosion. Alkalilaugen greifen Beryllium unter Bildung von Beryllaten an. In heißen Gasen wie Luft, Sauerstoff, Stickstoff und Kohlenstoffdioxid tritt merkliche Korrosion erst oberhalb von 600 °C ein. Bearbeiten Isotope Beryllium besitzt nur ein stabiles Isotop: 9Be. Die radioaktiven Isotope 7Be und 10Be sind kosmogen auf der Erde in Spuren vorhanden. Der Nachweis von 10Be hat wissenschaftliche Anwendungen zum Beispiel in der Geologie und Klimaforschung. Eine wichtige Anwendung in der Geologie ist die Datierung der Offenlegung von Gestein; damit lässt sich zum Beispiel der Rückzug von Gletschern datieren.[16] Das extrem kurzlebige Isotop 8Be (Halbwertszeit etwa 10−17 Sekunden) spielt eine wichtige Rolle in der Nukleosynthese, der Entstehung der chemischen Elemente in Gestirnen. An dem kurzlebigen Isotop 11Be wurde 2008 eine kernphysikalisch interessante Besonderheit nachgewiesen[17]: Sein Atomkern besteht aus einem relativ kompakten Rumpfkern und einem einzelnen, locker gebundenen Neutron, das diesen als „Halo“ umgibt. Siehe auch: Liste der Isotope (Beryllium) Bearbeiten Verwendung Halbzeuge und Rohteile aus Berylliummetall werden vielfach als Sinterprodukte pulvermetallurgisch in HIP- und CIP-Verfahren hergestellt (heiß- und kaltisostatisches Pressen). Gussteile aus Beryllium finden wegen der anisotropen Eigenschaften und anderer Merkmale, wie Grobkörnigkeit, keine technische Verwendung. Prozesse für die Herstellung von Berylliummetall und für das Legieren mit Kupfer oder/und Nickel verwenden Berylliumhydroxid und Berylliumoxid als Ausgangsstoff. Trotz der herausragenden Eigenschaften des Berylliums ist es wegen seines hohen Preises und seiner Toxizität nur für wenige Anwendungen geeignet. Es findet Verwendung: als Konstruktionswerkstoff in Legierungen mit Aluminium für beanspruchte und sehr leichte Produkte in der Flugzeug- und Weltraumtechnik. Beralcast (früher Lockalloy) und AlBeMet-AM162 (62 % Be, 38 % Al) sind Markennamen für Feinpulver, aus denen die Bauteile durch heißisostatisches Pressen hergestellt werden. als Legierungsbestandteil in Berylliumkupfer (CuBe, CuCoBe). Daraus werden unter anderem funkenfreie, nichtmagnetische Werkzeuge hergestellt, die in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden können. Kontakt- und Federwerkstoffe aus Berylliumkupfer zeichnen sich durch hohe Härte, Elastizität, Zugfestigkeit, Ermüdungsfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Nichtmagnetisierbarkeit sowie gute elektrische und thermische Leitfähigkeit aus. Berylliumkupfer kann daher für Oberleitungen, Kontaktfedern oder andere Strom übertragende Federn, z. B. in Drehspulmesswerken oder an Kohlebürsten eingesetzt werden, ebenso für nichtmagnetisierbare Werkzeuge zum Einsatz in starken Magnetfeldern, beispielsweise zu Arbeiten an MRT-Geräten. Zu finden ist Berylliumkupfer auch in Präzisions-Sockeln für ICs. als reines Metall in „Fenstern“ von Röntgenröhren, Röntgen- und Gammastrahlungsdetektoren wegen der Durchlässigkeit für diese Strahlen, insbesondere die weichen (niederenergetischen) Anteile; für Moderatoren und Reflektoren für Neutronen in Kernreaktoren und Kernwaffen; in Kernfusionsanlagen wie JET (Joint European Torus) wegen des hohen Schmelzpunktes und der kleinen Ordnungszahl als Plasmabegrenzung (englisch limiter); zur Neutronenvermehrung im Brutmantel (Blanket) zukünftiger Fusionsreaktoren mittels der (n,2n)-Kernreaktion . Weitere Anwendungen: Ein wassergekühlter Berylliumblock dient, mit Protonen aus einem Beschleuniger bestrahlt, als Neutronenquelle zur Krebstherapie CuBe-Ventile und -Ventilsitze im Motorenbau, z. B. im MotoGP CuBe- und CuCoBe-Elektroden für das Punktschweißen und für Kunststoffspritzdüsen Relaiskontakte aus CuBe und CuCo Hohlbananas aus CuBe Primär- und Fangspiegel des Spitzer-Weltraumteleskops sind aus verspiegeltem Beryllium Uhrenfedern aus Eisen-Nickel-Beryllium, NiBe Bremsscheiben des Space Shuttles (geringes Gewicht und hohe Wärmekapazität) aus Berylliummetall Rotoren in Kreiselkompassen, bewegliche Spiegel in optischen Systemen, Antriebssysteme in Magnetbandgeräten Nickel-Beryllium-Legierungen für temperaturbelastete Verbindungselemente wie Thermostatschalter Nickel-Beryllium-Werkzeuge wegen Anti-Klebeneigung für sekundäre Bor-Silikat-Gläser und optische Mehrfocalglaslinsen Neutronenquellen (zusammen mit einem Alphastrahler, siehe oben) Berylliumoxid als gut wärmeleitender Isolator für Hochfrequenz-Leistungstransistoren, -Zirkulatoren und -Hochlastwiderstände. Wegen der Giftigkeit wird BeO, wenn möglich, durch Aluminiumoxid, Bornitrid oder Aluminiumnitrid ersetzt Hochtöner von High-End-Lautsprechern versuchsweise aus Beryllium-Metall (Yamaha Corporation), Kalotten-Membran für ultra-hohe Töne; inzwischen erfolgreich für High-End-Hochtonkalotten in Serienproduktion (FOCAL TBe-Linie) Mercedes-Ilmor, Lieferant des McLaren-Formel 1-Teams, verwendete diesen Werkstoff beim Motorenbau. Der Werkstoff wurde nach einem Protest von Ferrari verboten. Als Begründung wurde genannt, dass der Werkstoff bei der Bearbeitung gesundheitsschädlich ist Bauteile bei Weltraumprojekten [18] Bearbeiten Verbindungen Berylliumacetat Be(C2H3O2)2 Berylliumcarbid Be2C Berylliumchlorid BeCl2 Berylliumfluorid BeF2 (Zwischenprodukt bei der Herstellung von reinem Beryllium) Berylliumhydrid BeH2 Berylliumhydroxid Be(OH)2 Berylliumnitrid Be3N2 Berylliumoxid BeO Berylliumsulfat BeSO4 Berylliumtellurid BeTe Natriumberyllat Na2Be(OH)4 Siehe auch: Kategorie:Berylliumverbindung Bearbeiten Sicherheitshinweise Berylliumerz Beryllium, Berylliumoxid und Berylliumsalze sind giftig und karzinogen. Beryllium kann zu Haut-, Lungen-, Milz- und Leberschäden führen.[10] Beryllium akkumuliert sich im menschlichen Körper und führt nach jahrelanger Latenzzeit zur Bildung von Tumoren. Gefährlich ist vor allem inhaliertes Beryllium, es führt zur Berylliose. Hierbei kommt es in der Lunge zur Bildung von charakteristischen Epitheloidzellgranulomen. Verschlucktes Beryllium ist relativ ungefährlich, da es überwiegend wieder ausgeschieden wird. Bei der Berylliumverarbeitung ist Absaugung und Abkapselung bei der Spanabnahme unbedingt erforderlich. Bei der Zerstörung berylliumoxidhaltiger elektronischer Bauteile kann Berylliumoxid freigesetzt werden, sie müssen daher entsprechend gekennzeichnet sein. Beryllium reichert sich in Tabakpflanzen an und gelangt beim Tabakrauchen in Luft und Lunge, was zufällig am Max-Planck-Institut für Metallforschung in Stuttgart entdeckt wurde. Auch in Tomatenpflanzen wurden Spuren von Beryllium nachgewiesen. Dies ist jedoch durch die weite Verbreitung von Beryllium in der Erdkruste begründet. Bearbeiten Einzelnachweise ↑ a b Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente, S. Hirzel, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3. ↑ Die Werte für die Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus www.webelements.com (Beryllium) entnommen. ↑ Manjeera Mantina, Adam C. Chamberlin, Rosendo Valero, Christopher J. Cramer, Donald G. Truhlar: Consistent van der Waals Radii for the Whole Main Group. In: J. Phys. Chem. A. 2009, 113, S. 5806–5812, doi:10.1021/jp8111556. ↑ Ludwig Bergmann, Clemens Schaefer, Rainer Kassing: Lehrbuch der Experimentalphysik, Band 6: Festkörper. 2. Auflage. Walter de Gruyter, 2005, ISBN 3-11-017485-5, S. 361. ↑ N. N. Greenwood, A. Earnshaw: Chemie der Elemente. 1. Auflage. 1988, ISBN 3-527-26169-9, S. 136. ↑ Weast, Robert C. (ed. in chief): CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC (Chemical Rubber Publishing Company), Boca Raton 1990. Seiten E-129 bis E-145. ISBN 0-8493-0470-9. Werte dort sind auf g/mol bezogen und in cgs-Einheiten angegeben. Der hier angegebene Wert ist der daraus berechnete maßeinheitslose SI-Wert. ↑ Eintrag zu CAS-Nr. 7440-41-7 im European chemical Substances Information System ESIS ↑ V. S. Kushneva: Spravochnik po Toksikologii i Gigienicheskim Normativam. IzdAT, Moskau 1999, ISBN 5-86656-092-5, S. 23. ↑ a b Beryllium bei ChemIDplus ↑ a b Laboratory Investigation. Vol. 15, Pg. 176, 1966. ↑ Martin Hosenfeld u.a.: 26. Gmelins Handbuch der anorganischen Chemie. Beryllium. 8. Auflage. Verlag Chemie, Berlin 1930. ↑ Year of chemistry. ↑ a b Trends der Angebots- und Nachfragesituation bei mineralischen Rohstoffen. Fraunhofer-Institut: Ressourcen an Beryllium] ↑ Periodensystem.de: Daten zu Beryllium. Abgerufen am 22. September 2010. ↑ Die anomale molare Wärmekapazität von Beryllium ist mit etwa 11 J/(K·mol) deutlich geringer als die des Eisens mit 24,7 J/(K·mol). David Halliday, Robert Resnick: Physik, Teil 2. Walter de Gruyter, Berlin; New York 1994, ISBN 3-11-013897-2, S. 1455. ↑ R. C. Finkel, M. Suter: AMS in the earth sciences: technique and applications. In: Advances in Analytical Geochemistry. Volume 1, 1993, ISBN 1-55938-332-1, S. 1-114. ↑ Atomkern mit Heiligenschein: Wissenschaftler vermessen erstmals Ein-Neutron-Halo mit Lasern. auf: IDW online. 16. Februar 2009. ↑ NASA-Mission: Nachfolger für Hubble-Teleskop Bearbeiten Weblinks  Commons: Beryllium – Album mit Bildern und/oder Videos und Audiodateien  Wiktionary: Beryllium – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen environmentalchemistry.com education.jlab.org Was ist die Beryllium-Barriere? aus der Fernseh-Sendereihe alpha-Centauri Periodensystem der Elemente H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo Alkalimetalle Erdalkalimetalle Lanthanoide Actinoide Übergangsmetalle Metalle Halbmetalle Nichtmetalle Halogene Edelgase