Berylliumoxid

Berylliumoxid kommt auch natürlich als Mineral vor und heißt dann Bromellit. Lagerstätten sind unter anderem in Långban, Schweden.^[5]

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.^[6]

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

${\displaystyle {\ce {2 Be + O2 -> 2 BeO}}}$

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.^[7]

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

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.^[8]

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^[9]), 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] In der Dosimetrie wird Berylliumoxid als Detektormaterial von OSL-Dosimetern benutzt.

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.^[11] 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.