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.Gmelins Handbuch der Anorganischen Chemie, BERYLLIUM, System Nummer 26, Achte Auflage, Verlag Chemie GmbH Berlin 1930.
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. Je höher die Reaktionstemperatur, desto inerter ist die Keramik.Mark Svilar et al.: Beryllium and Beryllium Compounds. In: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley, 2013, .
Zur Herstellung von Berylliumoxid durch Kalzinierung können auch andere Salze, etwa Berylliumnitrat, Berylliumhydroxid, Berylliumcarbonat oder Berylliumacetat genutzt werden.Pradyot Patnaik: Handbook of Inorganic Chemicals. McGraw-Hill, 2003, ISBN 0-07-049439-8, S. 105–106.
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.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, .
Berylliumoxid kristallisiert in einer hexagonalen Kristallstruktur in der 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.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, .
Während es Wasser nahezu unlöslich ist, löst es sich langsam und in geringen Mengen in konzentrierten Säuren und Basen.
Verwendung mini|links|Berylliumoxid in Pulverform Durch die speziellen Eigenschaften hat Berylliumoxid-Keramik verschiedene Anwendungen gefunden. Es wird etwa 5 % des erzeugten Berylliums hierfür verwendet.
In der Metallurgie wird es als feuerfester Werkstoff zum Schmelzen aggressiver, hochreiner oder hochschmelzender Stoffe wie verschiedenen Metallen genutzt.
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.
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.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, .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, .
Berylliumoxid zeigt Optisch stimulierte Lumineszenz und Thermoluminiszenz und wird darum in Detektoren von OSL-Dosimetern eingesetzt.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, .
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. In nicht-pulverförmiger, massiver Form ist Berylliumoxid gesundheitlich weitgehend unbedenklich, solange kein Staub, z. B. infolge eines Abriebs, entsteht.Material Safety data Sheet Beryllia Ceramic. CBL Ceramics Ltd, abgerufen am 26. Mai 2026.
Einzelnachweise
Kategorie:Berylliumverbindung Kategorie:Oxid Kategorie:Beschränkter Stoff nach REACH-Anhang XVII, Eintrag 28