Berylliumoxid

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Kristallstruktur
Struktur von Berylliumoxid
__ Be2+     __ O2−
Allgemeines
Name Berylliumoxid
Andere Namen

Beryllerde

Verhältnisformel BeO
Kurzbeschreibung

weißer, geruchloser Feststoff[1]

Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 1304-56-9
EG-Nummer 215-133-1
ECHA-InfoCard 100.013.758
PubChem 14775
ChemSpider 14092
Wikidata Q422714
Eigenschaften
Molare Masse 25,01 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Dichte

3,01 g·cm−3[1]

Schmelzpunkt

2575 °C[2]

Siedepunkt

ca. 3900 °C[1]

Löslichkeit

nahezu unlöslich in Wasser[1]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP),[3] ggf. erweitert[1]
06 – Giftig oder sehr giftig 08 – Gesundheitsgefährdend

Gefahr

H- und P-Sätze H: 301​‐​315​‐​317​‐​319​‐​330​‐​335​‐​350i​‐​372
P: 201​‐​260​‐​280​‐​284​‐​301+310​‐​305+351+338 [1]
MAK

nicht festgelegt, da cancerogen[2]

Thermodynamische Eigenschaften
ΔHf0

−609,4 kJ/mol[4]

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Berylliumoxid (BeO, auch: Beryllerde) ist das Metalloxid des chemischen Elements Beryllium und ein hochgiftiger Stoff, der unter anderem als keramisches Material eingesetzt wird.

Vorkommen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Berylliumoxid kommt auch natürlich als Mineral vor und heißt dann Bromellit. Es wird in Långban/Schweden gefunden.[5]

Gewinnung und Darstellung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Kommerziell wird Berylliumoxid seit über 50 Jahren hergestellt.

Im primären industriellen Syntheseprozess wird technisch hochwertiges Berylliumhydroxid in Schwefelsäure gelöst. Die Lösung wird gefiltert, um unlösliche Oxid- und Sulfatverunreinigungen zu entfernen. Das entstehende klare Filtrat wird durch Verdampfung konzentriert und kristallisiert beim Abkühlen hochreines Berylliumsulfat. Dieses wird bei sorgfältig kontrollierten Temperaturen zwischen 1150 und 1450 °C kalziniert, die so ausgewählt wurden, dass sie den Berylliumoxidpulvern maßgeschneiderte Eigenschaften verleihen, die von den einzelnen Beryllia-Keramikherstellern gefordert werden.[6]

Es kann auch durch Reaktion von Beryllium mit Sauerstoff hergestellt werden.[7]

Eigenschaften[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Es hat neben den oben genannten Eigenschaften eine sehr hohe Härte und ist bei relativ geringer Dichte sehr durchschlagsfest.

Berylliumoxid wird besonders gut durch konzentrierte Säuren angegriffen. Es bildet, im Gegensatz zu anderen Erdalkalimetalloxiden, aufgrund der geringen Größe des Ions, eine Wurtzit-Struktur.

Verwendung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Da Berylliumoxid-Keramik mit 300 W/(m·K) bei Raumtemperatur extrem gut Wärme leitet und dazu elektrisch gut isoliert[8], wird sie unter anderem in Thermoelement-Schutzrohren, Schmelztiegeln, Zündkerzen, in der Elektronik als Wärmesenke für Halbleiterbauelemente und in der Reaktortechnik verwendet. Als stöchiometrisch zusammen mit Aluminiumoxid gezüchteter und mit Chrom dotierter Einkristall wird Berylliumoxid unter dem Namen Alexandrit als Festkörperlaser-Material in der Medizin verwendet, welcher bei einer Wellenlänge von 755 nm emittiert.[9]

Die keramischen Eigenschaften von gesintertem Berylliumoxid machen es geeignet für die Herstellung oder den Schutz von Materialien, die bei hohen Temperaturen in korrosiven Umgebungen eingesetzt werden. So wird es in Lasern und Elektronik (z. B. Transistorhalterungen, Halbleitergehäusen, mikroelektronischen Substraten, Mikrowellengeräten, Hochleistungslaserrohren), in der Luft- und Raumfahrt und militärischen Anwendungen (z. B. Gyroskope und Panzerungen), Feuerfestmaterialien (z. B. Thermoelementmanschetten und -tiegel), Kerntechnik (Reaktorbrennstoffe und Moderatoren) sowie medizinisch/zahnärztlichen Anwendungen (z. B. Keramikkronen) eingesetzt. Es wird auch als Additiv (zu Glas, Keramik und Kunststoffen) bei der Herstellung von Berylliumverbindungen und als Katalysator für organische Reaktionen verwendet.[10]

Aufgrund seiner Toxizität ist die Anwendung eingeschränkt. Die Verarbeitung des Materials wird wegen der Giftigkeit seit 30 Jahren streng kontrolliert, Berylliumoxid enthaltende Bauteile müssen gekennzeichnet sein. In vielen Bereichen wird es durch das ungiftige Bornitrid oder Aluminiumnitrid ersetzt, welches ebenfalls gut Wärme leitet und elektrisch isolierend wirkt.

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. a b c d e f Eintrag zu Berylliumoxid in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 8. Januar 2018. (JavaScript erforderlich)
  2. a b Datenblatt Beryllium oxide bei AlfaAesar, abgerufen am 4. Februar 2018 (PDF) (JavaScript erforderlich).
  3. Eintrag zu Beryllium oxide im Classification and Labelling Inventory der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA), abgerufen am 1. Februar 2016. Hersteller bzw. Inverkehrbringer können die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern.
  4. David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, Standard Thermodynamic Properties of Chemical Substances, S. 5-6.
  5. Gmelins Handbuch der Anorganischen Chemie, BERYLLIUM, System Nummer 26, Achte Auflage, Verlag Chemie GmbH Berlin 1930.
  6. Kenneth A. Walsh: Beryllium Chemistry and Processing. ASM International, 2009, ISBN 978-0-87170-721-5, S. 122 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  7. Periodensystem: Beryllium: Periodensystem: Beryllium, accessdate: 25. Juli 2019
  8. materion.com: CC-001 BeO Ceramics Thermal Management Solutions (Memento des Originals vom 3. Juli 2014 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/materion.com (PDF; 94 kB), abgerufen am 14. Juni 2013.
  9. Peter Horvath, Dirk Meyer-Rogge, Ellen Maushagen: Hypertrichose - Photoepilation mit dem Alexandrit-Laser. (PDF; 154 kB)@1@2Vorlage:Toter Link/cosmeticcenter.meyer-rogge.de (Seite nicht mehr abrufbar, Suche in Webarchiven Info: Der Link wurde automatisch als defekt markiert. Bitte prüfe den Link gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.
  10. NCBI Bookshelf: BERYLLIUM AND BERYLLIUM COMPOUNDS - Arsenic, Metals, Fibres and Dusts - NCBI Bookshelf, accessdate: 25. Juli 2019