Beryllium ist ein chemisches Element mit dem Symbol Be und der Ordnungszahl 4. Sein Name leitet sich ab vom Mineral Beryll, einem berylliumhaltigen Edelstein (, ). In diesem Mineral sowie im Bertrandit ist auch der größte Teil des in der Erdkruste vorhandenen Berylliums gebunden. Beryllium gehört zu den seltener vorkommenden Metallen.
Entdeckt wurde es als Bestandteil des Minerals Beryll bereits 1798 von Louis-Nicolas Vauquelin und wegen des süßlichen Geschmacks der isolierten berylliumhaltigen Verbindungen (zum Beispiel des Hydroxids) zunächst GlucineVgl. Annales de Chimie (1798), S. 264 und 265 (). genannt. Elementares Beryllium wurde erstmals 1828 von Friedrich Wöhler und unabhängig davon von Antoine Bussy hergestellt.
Im Periodensystem steht Beryllium in der zweiten Hauptgruppe (2. IUPAC-Gruppe) und zählt daher zu den Erdalkalimetallen. Als Element der zweiten Periode zählt es zu den leichten Erdalkalimetallen. Es hat wegen des Verhältnisses zwischen Ladung und Durchmesser des zweiwertigen Ions aber einige für diese Gruppe ungewöhnliche Eigenschaften; zum Beispiel hat es eine höhere Dichte als seine beiden Homologe Magnesium und Calcium.
Das stahlgraue Leichtmetall ist sehr hart und spröde, hat einen höheren Elastizitätsmodul als Stahl und wird meist als Legierungszusatz verwendet. In Verbindungen ist es zweiwertig. Im Vergleich mit den anderen leichten Alkali- und Erdalkalimetallen (Lithium, Natrium, Kalium, Magnesium und Calcium) ist es außergewöhnlich giftig und gesundheitsschädlich.
Geschichte Im Altertum und im Mittelalter dienten geschliffene Beryllstücke vielfach als Sehhilfe beim Lesen oder anderen Tätigkeiten im Nahbereich (vgl. Etymologie des Wortes Brille).
Die erste überlieferte Erwähnung findet sich in der Naturalis historia aus dem 1. Jahrhundert, wo Plinius der Ältere die Ähnlichkeit zwischen den Mineralien Beryll und Smaragd (Beryll mit einer Spur Chrom) beschrieb. Er hielt sie für unterschiedliche Stoffe.Jeffrey A. Hurlbut: The history, uses, occurrences, analytical chemistry, and biochemistry of beryllium – a review. 16. Dezember 1974, DOW CHEMICAL U.S.A., RFP-2152.
Der Abbé R. J. Haüy stellte bei Beryll und Smaragd nach Härte und Dichte die gleichen physikalischen Eigenschaften sowie die gleiche Kristallform fest und veranlasste daraufhin den französischen Chemiker Louis-Nicolas Vauquelin zu einer Untersuchung. mini|links|hochkant=0.7|Louis-Nicolas Vauquelin (1763–1829) Vauquelin bewies 1798, dass Beryll und Smaragd chemisch nahezu identisch sind. Er isolierte auch ein Oxid aus beiden Mineralen, das er terre du béril (Beryllerde) nannte; es war den bekannten Aluminiumverbindungen zwar ähnlich, aber doch deutlich verschieden von diesen. Bis dahin wurde Beryll nach den vorangegangenen Analysen von T. Bergman,Disquisitio chemica de terra gemmarum, in Commentationes chemicae. Upsaliae 1777, S. 137. F. C. AchardBestimmung der Bestandtheile einiger Edelgesteine, Berlin 1779, S. 45. M. H. KlaprothBeiträge zur chemischen Kenntnis der Mineralkörper. Posen-Berlin, 1802, Bd. 3, S. 215, 221. und L. N. VauquelinJ. Mines 8, 1798, 533, Annales de Chimie 26, 1798, S. 155. für ein Calcium-Aluminiumsilicat gehalten. Dem neu entdeckten Stoff gaben die Herausgeber des Artikels von Vauquelin den Namen Glucine, wegen des süßen Geschmacks des Berylliumsalzes (griechisch γλυκύς glykys ‚süß‘).Siehe redaktionelle Fußnote in den Annales de Chimie (1798) auf S. 169, online. Namen wie Glycium, Glucinum, Glucinium oder Glycinium wurden in Frankreich und einigen anderen Ländern noch bis ins 20. Jahrhundert verwendet, obgleich bereits M. H. Klaproth und A. G. Ekeberg 1802 darauf hinwiesen, dass süßer Geschmack durchaus keine spezielle Eigenschaft der Salze des Berylliums ist, dass Salze des Yttriums ebenfalls süß schmecken und dass daher die Bezeichnung Beryllerde vorzuziehen sei.Martin Hosenfeld u. a.: 26. Gmelins Handbuch der anorganischen Chemie. Beryllium. 8. Auflage. Verlag Chemie, Berlin 1930.
Die ersten Berichte über Versuche, das Element darzustellen, wurden 1809 von H. Davy und 1812 von F. Stromeyer veröffentlicht. Doch erst 1828 gelang es Friedrich Wöhler und kurz darauf Antoine Bussy, das Element durch Reduktion des Berylliumchlorids mit Kalium darzustellen. Wöhler nannte das neue Element Beryllium. Das 1836 im Davidsonit (einer Beryll-Varietät) entdeckte Element, das von T. Richardson Donium und von H. S. Boase Treenium genannt wurde, stellte sich als Beryllium heraus. M. Awdejew nahm 1842 die ersten Bestimmungen des genauen Atomgewichtes vor. Julius Weeren (1854) und Henry Debray (1855) führten ebenfalls umfangreiche Untersuchungen des Metalls, seiner elementaren Eigenschaften und seiner Verbindungen durch. Auch Charles Arad Joy (1863) erforschte die Herstellung von Beryllverbindungen. Weiteren Kreisen wurde es wohl auf der Pariser Weltausstellung 1867 bekannt, wo erstmals eine größere Menge ausgestellt wurde.
Das chemische Symbol Be wurde 1814 von J. J. Berzelius eingeführt.
Große Fortschritte in der Chemie des Berylliums gelangen zwischen 1873 und 1885 durch Albert Atterberg, L. F. Nilson und O. Pettersson. In diesen Jahren wurde auch über die Valenz des Berylliums und seine Position im Periodensystem intensiv diskutiert. Zahlreiche weitere Forscher trugen später ebenfalls zur Entwicklung der Chemie des Berylliums bei.
Reines Beryllium in kristalliner Form wurde erstmals 1899 von Paul Marie Alfred Lebeau durch Schmelzflusselektrolyse von Natriumtetrafluoridoberyllat (Na2[BeF4]) hergestellt. Nach dem Ersten Weltkrieg wurde Beryllium gleichzeitig von der Siemens & Halske AG (Alfred Stock und Hans Goldschmidt) in Deutschland und von der Union Carbide and Carbon Corporation (Hugh S. Cooper) in den Vereinigten Staaten produziert. Nach dem Zweiten Weltkrieg stellte in Amerika vor allem die Beryllium Corp. of America in Cleveland hochreines Beryllium her und in England erforschte das National Physical Laboratory das Element.
1945 wurde Beryllium zusammen mit dem Alphastrahler Polonium als Neutronenquelle in der Atombombe Little Boy eingesetzt, die über Hiroshima abgeworfen wurde.
Bis in die 1940er Jahre wurden Berylliumverbindungen als Bestandteil von Leuchtstofflampen verwendet (zum Beispiel Zink-Mangan-Beryllium-Silikate), was aber beendet wurde, als immer mehr Fälle von Berylliose aufgedeckt wurden. Berylliose wurde 1946 auch anhand von Arbeitern dieser Industrie zuerst beschrieben.Beryllium und seine Verbindungen [MAK Value Documentation in German language, 2002.] In: The MAK‐Collection for Occupational Health and Safety. doi:10.1002/3527600418.mb744041verd0034.
Vorkommen Beryllium ist ein sehr seltenes Element: Kurz nach dem Urknall entstand fast nur instabiles 7Be, und in Sternen kommt das Element bei der Kernfusion nur als Zwischenprodukt vor. Abgesehen von weiteren zu vernachlässigenden Quellen wie Supernovae stammt das im Sonnensystem vorhandene Beryllium daher, wie auch Bor, praktisch ausschließlich aus Spallation durch kosmische Strahlung. Unter den Elementen, die leichter als Eisen sind, ist Beryllium am seltensten (siehe gelistete Häufigkeiten im Sonnensystem). In der Erdhülle steht es mit einem Massenanteil von 5,3 ppm an 48. Stelle der Elementhäufigkeit. Es ist dabei in der oberen kontinentalen Lithosphäre stark angereichert, vergleicht man die Konzentrationen von 1,4 ppm in der unteren kontinentalen Kruste und 0,07 ppm im primitiven Mantel.
Beryllium ist ein typisch lithophiles Element. Es bildet eine charakteristische vierfache Koordination mit Sauerstoff im [BeO4]6−-Komplex. Geochemisch wird es in sauren und in alkalischen Magmen während des magmatischen Differenzierungsprozesses angereichert. Bei einem sauren Magma wird es in der pegmatitischen und hydrothermalen Restphase konzentriert, während es bei einem alkalischen Magma in das Gitter mehrerer gesteinsbildender und zusätzlicher Mineralien durch diadoche Einfangtechnik eintritt, was seine Konzentration in der Restphase verhindert.N. Krishna Rao, T. Sreenivas: Beryllium—Geochemistry, Mineralogy and Beneficiation. In: Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review. 13, 1994, S. 19, doi:10.1080/08827509408914098.
Mineralien, die Beryllium als wesentlichen Bestandteil enthalten, scheinen relativ spät entstanden zu sein. In terrestrischen Gesteinen älter als etwa 3 Milliarden Jahre wurden solche nicht nachgewiesen, sie treten wohl erst rund 1,5 Milliarden Jahre nach der Entstehung der Erde auf. In außerirdischen Gesteinen wurden bislang keine berylliumhaltigen Minerale gefunden. Meteorite wie Chondrite, Achondrite, steinige Eisen- und Eisenmeteorite enthalten Beryllium in Konzentrationen von 0 bis 400 ppb. Dabei werden in lokalen Calcium-Aluminium-reichen Einschlüssen (CAIs) bis zu 560 ppb erreicht, mit maximaler Konzentration in Melilith und Änderungsphasen von CAIs (649 ppb bzw. ≈ 1 ppm); die Affinität von Beryllium zu Melilith wird auf dessen strukturelle Ähnlichkeit mit Gugiait zurückgeführt. Konzentrationen unter 10 ppm reichen selten aus, um ein Mineral mit Beryllium als wesentlichem Bestandteil zu stabilisieren. Normalerweise ist eine weitere Anreicherung erforderlich, damit die häufigeren Berylliummineralien entstehen können, beispielsweise auf rund 70 ppm für einen Beryll in granitischen Pegmatiten.
mini|Beryll mini|Bertrandit mini|Smaragd mini|Aquamarin Beryllium kommt auf der Erde in einer Reihe verschiedener Mineralien vor. Die mengenmäßig wichtigsten sind Bertrandit (Be4Si2O7(OH)2) und Beryll (Be3Al2Si6O18). Auch Phenakit kommt weltweit vor. Beryllium tritt in der Struktur von knapp 40 Mineralien als formelwirksamer Bestandteil und in gut 50 weiteren Mineralien als diadocher Bestandteil auf (einige Quellen geben sogar 112,E. S. Grew, R. M. Hazen: Beryllium mineral evolution. In: American Mineralogist. 99, 2014, S. 999, doi:10.2138/am.2014.4675. die International Mineralogical Association 126IMA: Mineral List with Database of Mineral Properties. Abgerufen am 23. Juli 2019. (Stand Juli 2019) Mineralien mit Beryllium als wesentlichem Element an). Von den rund 40 eigentlichen Berylliummineralien sind 26 Silicate (zum Beispiel Beryll, Barylith, Phenakit), welche die enge geochemische Ähnlichkeit des Komplexes [BeO4]6− mit den Komplexen von [SiO4]4− und [AlO4]5− widerspiegeln. Daneben sind Oxide (zum Beispiel Bromellit, Chrysoberyll), Borate (zum Beispiel Hambergit, Rhodizit), Antimonate (zum Beispiel Swedenborgit), Phosphate (zum Beispiel Beryllonit, Hurlbutit) sowie das bisher einzige bekannte Carbonat Niveolanit bekannt. Beryll kommt in heterogenen zonierten Pegmatiten vor, Bertrandit stammt aus nicht-pegmatitischen Quellen.