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 Beryllium oxide 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 Beryllium oxide 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 Berylliumoxid in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFAVorlage:Abrufdatum (JavaScript erforderlich)</ref> 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. Es ist ein hochschmelzendes, gut wärmeleitendes keramisches Material, das wie alle Berylliumverbindungen giftig ist. Es wird vor allem in besonders leistungsfähigen elektronischen Bauteilen, etwa für integrierte Schaltkreise, in der Funk- und Radartechnik eingesetzt.

Vorkommen

Berylliumoxid kommt auch natürlich als Mineral vor und heißt dann Bromellit. Ein Fundort ist 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

Industriell wird zur Herstellung von Berylliumoxid Berylliumhydroxid in Schwefelsäure gelöst. Durch Eindampfen kristallisiert Berylliumsulfat aus. Dieses wird bei 1150 bis 1450 °C kalziniert und es entsteht Berylliumoxid. Dabei bestimmt die Kalzinierungstemperatur maßgeblich die Eigenschaften des Berylliumoxids, so dass sie bei der Reaktion genau kontrolliert werden muss, um die gewünschten Eigenschaften zu erreichen. Berylliumsulfat wird vor allem genutzt, um hochreines Berylliumoxid zu erhalten.<ref name="Kenneth A. Walsh"></ref> Je höher die Reaktionstemperatur, desto inerter ist die Keramik.<ref name="ullmann" details="S. 24">Mark Svilar et al.: Beryllium and Beryllium Compounds. In: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley, 2013, doi:10.1002/14356007.a04_011.pub3.</ref>

Zur Herstellung von Berylliumoxid durch Kalzinierung können auch andere Salze, etwa Berylliumnitrat, Berylliumhydroxid, Berylliumcarbonat oder Berylliumacetat genutzt werden.<ref name="ullmann" details="S. 24"/><ref name="Patniak">Pradyot Patnaik: Handbook of Inorganic Chemicals. McGraw-Hill, 2003, ISBN 0-07-049439-8, S. 105–106.</ref>

Eigenschaften

Berylliumoxid-Keramik besitzt eine ungewöhnlich hohe Wärmeleitfähigkeit von 230–330 W/(m·K) (abhängig von der Dichte), die höher als die Wärmeleitfähigkeit fast aller Metalle außer Gold, Silber und Kupfer ist. Zudem ist das Material sehr hart (Mohs-Härte 9), besitzt einen sehr hohen elektrischen Widerstand, einen niedrigen dielektrischen Verlustfaktor, einen hohen Schmelzpunkt und ist chemisch sowie gegen Strahlung inert. Weiterhin ist es durchlässig für UV-Strahlung, Licht, Infrarot-, Röntgen- und Mikrowellenstrahlung.<ref name="Kiiko">V. S. Kiiko, V. Ya. Vaispapir: Thermal Conductivity and Prospects for Application of BeO Ceramic in Electronics. In: Glass and Ceramics. Band 71, 2015, S. 387–391, doi:10.1007/s10717-015-9694-6.</ref>

Berylliumoxid kristallisiert in einer hexagonalen Kristallstruktur in der Raumgruppe P6₃mc (Raumgruppen-Nr. 186)Vorlage:Raumgruppe/186 mit den Gitterparametern a = 2,698 Å und c = 4,377 Å sowie zwei Formeleinheiten pro Elementarzelle. Die Struktur entspricht einer Wurtzit-Struktur, die im Vergleich zur idealen Wurtzit-Struktur leicht entlang der z-Achse verzerrt ist.<ref>J. W. Downs, F. K. Ross and G. V. Gibbs: The effects of extinction on the refined structural parameters of crystalline BeO: a neutron and γ-ray diffraction study. In: Acta Cryst. B. Band 41, 1985, S. 425–443, doi:10.1107/S0108768185002403.</ref>

Während es Wasser nahezu unlöslich ist, löst es sich langsam und in geringen Mengen in konzentrierten Säuren und Basen.<ref name="Patniak"/>

Verwendung

Datei:BeO sample.jpg

Berylliumoxid in Pulverform

Durch die speziellen Eigenschaften hat Berylliumoxid-Keramik verschiedene Anwendungen gefunden. Es wird etwa 5 % des erzeugten Berylliums hierfür verwendet.<ref name="ullmann" details="S. 22"/>

In der Metallurgie wird es als feuerfester Werkstoff zum Schmelzen aggressiver, hochreiner oder hochschmelzender Stoffe wie verschiedenen Metallen genutzt.<ref name="Kiiko"/>

Insbesondere wird das Material aber in der Elektronik- und Halbleiterindustrie eingesetzt. Als Strukturmaterial ermöglicht es die Miniaturisierung von Integrierten Schaltkreisen. Gleichzeitig wirkt es als Dielektrikum und effektiver Kühlkörper. In der Funk- und Radartechnik wird es ebenfalls als Isolator und zur Wärmeableitung genutzt, da es die Strahlung nicht beeinflusst.<ref name="Kiiko"/>

In Kernreaktoren kann Berylliumoxid als Neutronenreflektor oder als Moderator verwendet werden. Berylliumoxid-Reflektoren wurden während des Manhattan-Projektes 1944 im LOPO (low-power) genannten Reaktor in Los Alamos eingesetzt. In den 1950er und 1960er Jahren wurde das Material für verschiedene Prototypen wie dem Projekt Pluto oder mobilen Kernreaktoren, die für den Antrieb etwa von Schiffen oder Satelliten genutzt werden sollten, diskutiert. Bis heute werden Berylliumoxid-Reflektoren in besonders kleinen, leistungsschwachen Kernreaktoren eingesetzt, etwa im Projekt KRUSTY (Kilowatt Reactor Using Stirling TechnologY) der NASA, mit dem ein Kernreaktor für Weltraummissionen entwickelt werden soll.<ref>Ming-dong Hou, Xiang-wen Zhou, Bing Liu: Beryllium oxide utilized in nuclear reactors: Part I: Application history, thermal properties, mechanical properties, corrosion behavior and fabrication methods. In: Nuclear Engineering and Technology. Band 54, Nr. 12, 2022, S. 4393–4411, doi:10.1016/j.net.2022.07.017.</ref><ref>Ming-dong Hou, Xiang-wen Zhou, Bing Liu: Beryllium oxide utilized in nuclear reactors: Part II, A systematic review of the neutron irradiation effects. In: Nuclear Engineering and Technology. Band 55, Nr. 2, 2023, S. 408–420, doi:10.1016/j.net.2022.10.020.</ref>

Berylliumoxid zeigt Optisch stimulierte Lumineszenz und Thermoluminiszenz und wird darum in Detektoren von OSL-Dosimetern eingesetzt.<ref>Erin Lukas, Alexandre M.C. Santos, Miftar Ganija, Peter Veitch: Evaluating the effects of increased stimulation power on a beryllium oxide real-time optically stimulated luminescence fibre-coupled dosimeter. In: Radiation Measurements. Band 184, 2025, Artikel 107439, doi:10.1016/j.radmeas.2025.107439.</ref>

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.<ref>Material Safety data Sheet Beryllia Ceramic. CBL Ceramics Ltd, abgerufen am 26. Mai 2026.</ref>

Einzelnachweise

<references />

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