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Beryllium

Gewinnung

Beryllium wird technisch durch Reduktion von Berylliumfluorid, BeF2, mit Magnesium oder - seltener - durch Schmelzflusselektrolyse von Berylliumchlorid, BeCl2, dargestellt.

Als Ausgangsmaterial für die Metallgewinnung dient fast immer Beryll, der durch Sintern mit einem Aufschlussmittel oder durch direktes Schmelzen in Berylliumhydroxid, Be(OH)2, überführt wird.

Sinteraufschluss

Beim Sinteraufschluss wird Beryll bei 770 °C mit Natriumhexafluorosilicat, Na2SiF6, und Natriumcarbonat (Soda), Na2CO3, in Natriumtetrafluoroberyllat, Na2BeF4, Aluminiumoxid, Al2O3, und Siliciumdioxid, SiO2, umgewandelt:

Be3Al2[Si6O18]+ 2Na2SiF6+ Na2CO3 3Na2BeF4+ Al2O3+ 8SiO2+ CO2

Aus dem Reaktionsgemisch wird das Natriumtetrafluoroberyllat mit Wasser herausgelöst und durch Versetzen der Lösung mit Natronlauge das Berylliumhydroxid gefällt:

Na2BeF4+ 2NaOH Be(OH)2+ 4NaF

Zur Entfernung von noch vorhandenem Eisen wird das Hydroxid mit überschüssiger Natronlauge als Natriumtetrahydroxoberyllat, Na2[Be(OH)4], gelöst, das Eisen fällt als Eisen(III)-hydroxid, Fe(OH)3, aus und kann abfiltriert werden.

Die Natriumberyllatlösung zersetzt sich unter Druck in der Siedehitze:

Na2[Be(OH)4] Be(OH)2+ 2NaOH

Schmelzaufschluss

Beim Schmelzaufschluss wird der fein gemahlene Beryll bei 1600 °C geschmolzen und durch Wasser abgeschreckt, das glasartige, körnige Reaktionsprodukt nach dem Mahlen bei 300 °C mit konzentrierter Schwefelsäure umgesetzt, wobei eine Lösung von Berylliumsulfat, BeSO4, und Aluminiumsulfat, Al2(SO4)3, entsteht. Durch Zugabe von Ammoniak-Wasser oder Ammoniumsulfat, (NH4)2SO4, zu dieser Lösung bildet sich wenig lösliches Ammoniumaluminiumsulfat, (NH4)Al(SO4)2 · 12H2O, das auskristallisiert. Noch vorhandene Schwermetallverunreinigungen werden durch Komplexbildner in Lösung gehalten. Aus alkalischer Lösung fällt dann beim Erhitzen unter Druck Berylliumhydroxid, Be(OH)2, aus.

Das Hydroxid kann nun je nach der verwendeten Methode zur Darstellung von metallischem Beryllium entweder in das Fluorid oder Chlorid überführt werden.

Berylliumfluorid

Zur Berylliumfluoridherstellung wird das Berylliumhydroxid in wässriger Ammoniumhydrogenfluoridlösung aufgelöst:

Be(OH)2+ 2NH4HF2 (NH4)2(BeF4)+ 2H2O

Das auskristallisierte Ammoniumtetrafluoroberyllat, (NH4)2(BeF4), zersetzt sich bei etwa 1000 °C zu Berylliumfluorid, BeF2, Ammoniak, NH3, und Fluorwasserstoff, HF:

(NH4)2(BeF4) BeF2+ 2NH3+ 2HF

Das Berylliumfluorid wird durch Magnesium bei 900 °C zum Beryllium reduziert, das bei 1300 °C zu kompaktem Metall zusammenschmilzt:

BeF2+ Mg Be+ MgF2
Berylliumchlorid

Das zur Schmelzelektrolyse notwendige Berylliumchlorid, BeCl2, bildet sich aus Berylliumoxid, BeO, (erhalten durch Glühen des Hydroxids) durch Behandeln mit Kohle im Chlorstrom bei 800 °C:

BeO+ C+ Cl2 BeCl2+ CO

Da Berylliumchlorid eine sehr schlechte elektrische Leitfähigkeit besitzt (ungefähr 1/1000 des Wertes von Natriumchlorid) wird es zur Elektrolyse mit etwa der gleichen Menge NaCl gemischt. Das Beryllium scheidet sich bei 350 °C an der Kathode (Nickelkorb) in Form feiner Be-Flitter ab, die von Zeit zu Zeit mit dem Korb aus der Schmelze gehoben, von der Kathode abgestreift und durch Sintern bei 1150 °C in kompakte Metallstücke umgewandelt werden.

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