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Beryllium

Verbindungen

Berylliumhydrid

Berylliumhydrid, BeH2, wird z.B. durch Umsetzung von Dimethylberyllium, Be(CH3)2, mit Lithiumalanat, LiAlH4, in etherischer Lösung dargestellt:

2Be(CH3)2+ LiAlH4 2BeH2+ LiAl(CH3)4

Die Darstellung aus den Elementen gelingt nicht.

BeH2 ist eine weiße, feste, schwer flüchtige Substanz, die ab 240 °C in die Elemente zerfällt. Die Verbindung ist luft- und feuchtigkeitsempfindlich und dem Aluminiumhydrid, AlH3, ähnlich, jedoch nicht in Ether löslich. Berylliumhydrid ist kovalent gebaut, hochpolymer und bildet in festem Zustand ein Kettengitter. Darin sind die Be-Atome tetraedrisch von vier H-Atomen umgeben. Der Zusammenhalt erfolgt durch Be-H-Be-Dreizentrenbindungen.

Abb.1
Struktur von Berylliumhydrid, BeH2

Berylliumfluorid

Berylliumfluorid, BeF2, wird dargestellt durch Erhitzen von Ammoniumtetrafluoroberyllat, (NH4)2(BeF4), im CO2-Strom. Es ist eine glasartige Substanz mit einer dem isoelektronischen SiO2 (Quarz) vergleichbaren Struktur. BeF2 löst sich in Wasser und bildet mit Alkalifluoriden, MF, gut kristallisierende Doppelsalze (Fluoroberyllate) der Zusammensetzung M(BeF3), M2(BeF4), M(Be2F5) oder M3(Be2F7).

Berylliumchlorid

Berylliumchlorid, BeCl2, wird durch Erhitzen von metallischem Beryllium im Chlor- oder Chlorwasserstoffstrom erhalten. Es wird auch durch Überleiten von Tetrachlormethan, CCl4, über Berylliumoxid, BeO, bei 800 °C hergestellt. BeCl2 bildet hygroskopische, farblose, nadelförmige Kristalle. Als Lewis-Säure löst sich wasserfreies Berylliumchlorid gut in organischen Donor-Lösungsmitteln (D), wie Alkohol oder Ether, wobei sich Addukte des Typs BeCl2 · 2D bilden. Wässrige Lösungen von BeCl2 reagieren infolge Hydrolyse stark sauer. In festem Zustand bildet BeCl2 eine kettenförmige Struktur, in der BeCl4-Tetraeder jeweils durch Cl-Brücken verbunden sind.

In der Gasphase treten in Analogie zum AlCl3-Dimer, Al2Cl6, neben monomeren BeCl2- auch dimere Be2Cl4-Moleküle auf.

Abb.2
Struktur von Berylliumchlorid, BeCl2

Berylliumoxid

Berylliumoxid, BeO, wird durch Glühen von Berylliumhydroxid, Be(OH)2, oder anderen thermisch zersetzbaren Berylliumsalzen, wie z.B. dem Carbonat oder dem Sulfat, hergestellt. BeO ist ein lockeres, weißes, in Säuren lösliches Pulver.

Im Unterschied zu allen anderen, ionischen Erdalkalioxiden besitzt das kovalent gebaute BeO keine Natriumchlorid-Struktur (6:6-Koordination), sondern eine Wurtzit-Struktur (4:4-Koordination).

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Abb.3
Wurtzit-Struktur

Berylliumoxid besitzt ein für Oxide ungewöhnlich hohes Wärmeleitvermögen. In Wasser ist es sehr schwer löslich, als hoch geglühtes Oxid auch unlöslich in Säuren. Durch Glühen mit Kohlenstoff geht es in das Carbid, Be2C, über.

Berylliumoxid wird wegen seiner thermischen Beständigkeit als feuerfestes Material zum Auskleiden von Öfen und zur Herstellung von Tiegeln für sehr hohe Temperaturen verwendet. Das Oxid ist ein guter Isolator sowie ein häufig genutzter Werkstoff für den Bau von Atomreaktoren, da es Neutronen zwar wenig absorbiert, ihre Geschwindigkeit aber bremst.

Berylliumhydroxid

Berylliumhydroxid, Be(OH)2, existiert in zwei Modifikationen: Bei Zugabe von Alkalien zu Berylliumsalzlösungen fällt Be(OH)2 als weißer, gallertartiger Niederschlag aus, der in Wasser relativ schwer löslich ist. Die Verbindung reagiert in frisch gefälltem Zustand amphoter, ist also sowohl in Säuren wie auch in starken Alkalien leicht löslich, wobei im ersten Fall hydratisierte Beryllium-Ionen, im zweiten Beryllate entstehen:

Be(OH)2+ 2H3O+ [Be(H2O)4]2+
Be(OH)2+ 2HO [Be(HO)4]2

Nach längerem Stehen oder Kochen "altert" das Hydroxid und wandelt sich in eine Form um, die sich in Säuren und Laugen nur noch schwer löst.

Berylliumcarbid

Berylliumcarbid, Be2C, entsteht aus Berylliumoxid, BeO, und Kohlenstoff bei 2000 °C unter Druck in einer Wasserstoffatmosphäre. Es bildet ziegelrote, sehr harte, thermisch äußerst stabile Kristalle. Mit Wasser zersetzen sie sich langsam unter Bildung von Berylliumhydroxid, Be(OH)2, und Methan, CH4:

Be2C+ 4H2O 2Be(OH)2+ CH4

Berylliumcarbid wird wie BeO als Moderator in Kernreaktoren verwendet.

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