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Beryllium – Festigkeit
Entdeckung: Im Altertum und im Mittelalter nutzte man durchsichtige Beryllstücke als Lupe. Der römische Gelehrte Plinius der Ältere beschrieb die Ähnlichkeit zwischen den Mineralien Beryll und Smaragd schon im 1. Jahrhundert. 1798 bewies der Apotheker Louis-Nicolas Vauquelin dass Beryll und Smaragd chemisch nahezu identisch sind. Er isolierte auch ein Oxid aus beiden Mineralen, das er „terre du béril“ (Beryllerde) nannte. Erst 1828 gelang es den Chemikern Friedrich Wöhler und kurz darauf Antoine Bussy, das Element durch Reduktion des Berylliumchlorids mit Kalium darzustellen. Wöhler nannte das neue Element Beryllium.
Eigenschaften: Beryllium ist ein grau glänzendes, hartes und sprödes Leichtmetall, das einen 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 Luftsauerstoff reagiert und eine dünne, schützende Oxidschicht ausbildet, dabei bleibt der Glanz weitgehend erhalten. Beim Erhitzen 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.
Vorkommen: Beryllium ist sehr selten. Unvermischt kommt es in der Natur nicht vor. Chemisch gebunden findet man es im Gestein. Mit Beimengungen verschiedener Metall-Ionen bildet Beryll Edelsteine, die zu den wertvollsten gehören: Aquamarin, durchsichtig wasserblau bis grünlich gefärbt (mit Eisen), Smaragd, durchsichtig grün bis dunkelgrün (mit Chrom), Goldberyll (Heliodor), durchsichtig goldfarben oder Morganit, durchsichtig rosa. Berylliumerz-Lagerstätten finden sich bevorzugt im Äquatorialgürtel - in Brasilien, Argentinien, Indien, Sri Lanka, Zentral- und Südafrika sowie in Russland, in den USA und in Kolumbien.
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 Beryllium liegen weltweit bei etwa 80.000 Tonnen.
Verwendung: Technisch wird das Metall durch Schmelzflusselektrolyse aus Berylliumfluorid, das aus dem Mineral Beryll gewonnen wird, hergestellt. Das pulverförmige Beryllium wird anschließend geschmolzen und gepresst oder geschmiedet. Beryllium und seine Verbindungen sind in vielen Anwendungsbereichen relevant. Wegen seiner geringen Dichte wird das Element als Konstruktionsmaterial im Leichtbau für die Luft- und Raumfahrt geschätzt. Berylliumkupfer, eine Legierung mit bis zu 2 Prozent Berylliumgehalt, ist für die Herstellung von nicht-funkenreißendem und nicht-magnetisierbaren Werkzeugen und Operationsbesteck unersetzlich. Selbst in Golfschlägern ist es sehr beliebt.
Berylliumkeramiken für Hochtemperaturanwendungen besitzen eine gute thermische Leitfähigkeit bei enormem elektrischem Widerstand, zudem sind sie weitgehend bruchsicher, was sie auch für Hochspannungs- und Hochfrequenzanwendungen sehr geeignet macht. Beryllium wird auch zur Sauerstoffentfernung aus Kupfer verwendet, als Neutronenquelle, als Austrittsfenster für Röntgenstrahlen aus den gleichnamigen Röhren sowie in Kernreaktoren als Moderator und Neutronenreflektor. Insgesamt gilt die Chemie des Berylliums in Anbetracht zu den vielfältigen industriellen Anwendungsmöglichkeiten noch als nicht genug erforscht.
Wirkung auf den Körper: Beryllium und seine Verbindungen ist ein starkes Gift, wirkt krebserregend und als Mutagen auf das Erbgut. Schon Hautkontakt kann schwerste Erkrankungen hervorrufen. Besonders gefährlich wirken Dämpfe und Stäube des Berylliums, die eingeatmet zu Lungenkrebs führen. Die Folgeerkrankung, welche Haut, Leber, Lunge und Niere betrifft, wird als «Beryllose» bezeichnet. Beryllium gehört zu den unedelsten Metallen.
Interessant: Beryllium entsteht vor allem, wenn energiereiche kosmische Strahlung auf schwere Atomkerne trifft; in Sternen dagegen fusioniert es zu schweren Elementen und reichert sich deswegen kaum an. Aus der Berylliumkonzentration in Sternen kann man Rückschlüsse auf das Alter von Sternsystemen ziehen.
Über die Toxizität des Elements: https://faszinationchemie.de/wissen-und-fakten/news/beryllium-das-supergift/
Zu Beryllium gibt es ein Video aus der Reihe "Periodic Videos" https://www.youtube.com/watch?v=qy8JyQShZRA
Autor: Sabine Latorre
