Berylliumoxid

Kristallstruktur
Struktur von Berylliumoxid
Vorlage:Farbe Be2+ 0 Vorlage:Farbe O2−
Allgemeines
Name	Berylliumoxid
Andere Namen	Beryllerde
Verhältnisformel	BeO
Kurzbeschreibung	weißer, geruchloser Feststoff<ref name="GESTIS" />
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer Vorlage:CASRN EG-Nummer 215-133-1 ECHA-InfoCard 100.013.758 PubChem 14775 ChemSpider 14092 DrugBank Wikidata [[:d:|]]
Eigenschaften
Molare Masse	25,01 g·mol−1
Aggregatzustand	fest<ref name="GESTIS" />
Dichte	3,01 g·cm−3<ref name="GESTIS" />
Schmelzpunkt	2575 °C<ref name=alfa>Datenblatt Vorlage:Linktext-Check bei Alfa AesarVorlage:Abrufdatum (Seite nicht mehr abrufbar).</ref>
Siedepunkt	ca. 3900 °C<ref name="GESTIS" />
Löslichkeit	nahezu unlöslich in Wasser<ref name="GESTIS" />
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP),<ref name="CLP_100.013.758">Eintrag zu Vorlage:Linktext-Check in der Datenbank ECHA CHEM der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA)Vorlage:Abrufdatum Hersteller bzw. Inverkehrbringer können die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern.</ref> ggf. erweitert<ref name="GESTIS">Eintrag zu Vorlage:Linktext-Check in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFAVorlage:Abrufdatum (JavaScript erforderlich)</ref> Gefahrensymbol Gefahrensymbol Gefahr H- und P-Sätze H: 301​‐​330​‐​315​‐​317​‐​319​‐​335​‐​350i​‐​372 P: 201​‐​280​‐​301+310+330​‐​302+352​‐​304+340+310​‐​305+351+338<ref name="GESTIS" />
MAK	nicht festgelegt, da cancerogen<ref name=alfa/>
Thermodynamische Eigenschaften
ΔHf0	−609,4 kJ/mol<ref name="CRC90_5_6">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.</ref>
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

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

Vorkommen

Berylliumoxid kommt auch natürlich als Mineral vor und heißt dann Bromellit. Lagerstätten sind unter anderem in Långban, Schweden.<ref name="Gmelin, Beryllium">Gmelins Handbuch der Anorganischen Chemie, BERYLLIUM, System Nummer 26, Achte Auflage, Verlag Chemie GmbH Berlin 1930.</ref>

Gewinnung und Darstellung

Kommerziell wird Berylliumoxid seit ca. den 1950er 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 °C und 1450 °C kalziniert, die so ausgewählt wurden, dass sie den Berylliumoxidpulvern maßgeschneiderte Eigenschaften verleihen, die von den einzelnen Beryllia-Keramikherstellern gefordert werden.<ref name="Kenneth A. Walsh"></ref>

Alternativ kann Berylliumoxid durch Reaktion von Beryllium mit Sauerstoff hergestellt werden.

<chem>2 Be + O2 -> 2 BeO</chem>

Eigenschaften

Es hat neben den oben genannten Eigenschaften eine sehr hohe Härte und weist bei relativ geringer Dichte eine sehr hohe elektrische Durchschlagsfestigkeit auf was den Einsatz als elektrischer Isolator begründet. Weiters weist das Material eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit von 300 W/(K·m) auf.<ref name="Dage">materion.com: CC-001 BeO Ceramics Thermal Management Solutions (Memento vom 3. Juli 2014 im Internet Archive) (PDF; 94 kB), abgerufen am 14. Juni 2013.</ref>

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

Datei:BeO sample.jpg

Berylliumoxid in Pulverform

Anwendungen sind unter anderem in Thermoelement-Schutzrohren, Schmelztiegeln, Zündkerzen, in der Elektronik wegen seiner elektrischen Isolierung und gleichzeitig der hohen Wärmeleitfähigkeit zur Ableitung von Abwärme bei Halbleiterbauelementen sowie in der Reaktortechnik verwendet (Beryllium ist ein exzellenter Neutronenmoderator und kann in Verbindung mit einem Alphastrahler als Neutronenquelle dienen). 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.<ref name="Photoepilation mit dem Alexandrit-Laser">Peter Horvath, Dirk Meyer-Rogge, Ellen Maushagen: Hypertrichose – Photoepilation mit dem Alexandrit-Laser. In: Der Deutsche Dermatologe 7, 2002. S. 458–462. (PDF; 154 kB)</ref>

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 (z. B. metallbeschichtete Berylliumoxid-Platten für Flugsteuerungssysteme<ref>What Are the Ceramic Materials With High Thermal Conductivity? Abgerufen am 5. Dezember 2025 (). </ref>), 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.<ref name="ncbi.nlm.nih.gov">NCBI Bookshelf: BERYLLIUM AND BERYLLIUM COMPOUNDS – Arsenic, Metals, Fibres and Dusts, abgerufen am 25. Juli 2019.</ref> In der Dosimetrie wird Berylliumoxid als Detektormaterial von OSL-Dosimetern benutzt.

Toxizität

Aufgrund der Toxizität von Berylliumoxid ist die Anwendung eingeschränkt, da das Material die Lungenkrankheit Berylliose auslösen kann und der Verdacht besteht, dass es in Pulverform krebserregend ist.<ref>Vorlage:Cite book/Name: [ Hazardous Substance Fact Sheet.] New Jersey Department of Health and Senior Services, , archiviert vom Vorlage:IconExternal (nicht mehr online verfügbar) am Vorlage:Cite book/URL; abgerufen am 17. August 2018 (). Vorlage:Cite book/URLVorlage:Cite book/MeldungVorlage:Cite book/Meldung2Vorlage:Cite book/MeldungVorlage:Cite book/MeldungVorlage:Cite book/MeldungVorlage:Cite book/MeldungVorlage:Cite book/Meldung</ref> In nicht-pulverförmiger, massiver Form ist Berylliumoxid gesundheitlich weitgehend unbedenklich, solange kein Staub, z. B. infolge eines Abriebs, entsteht. Daher kann das Recyceln von Komponenten, die Berylliumoxid enthalten, gefährlich sein, da das Material bei der Zerlegung brechen und Staub entstehen kann. Die Verarbeitung des Materials wird daher seit den 1980er Jahren streng kontrolliert, Berylliumoxid enthaltende Bauteile und elektronische Bauelemente müssen gekennzeichnet sein. In vielen Bereichen wird es durch das ungiftige Bornitrid oder Aluminiumnitrid ersetzt, welche allerdings schlechtere Wärmeleitfähigkeiten aufweisen.

Einzelnachweise

<references />

Vorlage:Klappleiste/Anfang Berylliumoxid | Magnesiumoxid | Calciumoxid | Strontiumoxid | Bariumoxid | Radiumoxid Vorlage:Klappleiste/Ende Vorlage:Hinweisbaustein