Beryllium kommt in der Natur hauptsächlich in Form der Mineralien Beryll (Be₃Al₂[Si₆O₁₈],  Ringsilikat) und Bertrandit (Be₄(OH)₂[Si₂O₇], Sorosilicat) vor. Der damals 35-jährige französische Chemiker Louis-Nicolas Vauquelin entdeckte das Element 1798 im Beryll und Smaragd als Berylliumoxid und berichtete ausführlich über die chemischen Unterschiede zum Aluminiumoxid.[1] Er beschrieb den Geschmack von in Schwefelsäure gelöstem Berylliumoxid als anfänglich sehr süß, dann als adstringierend. Selbige Sinneseindrücke gab er von einer Berylliumnitratlösung wieder: „Sa saveur est très-sucrée d'abord, et astringente ensuite“. Vauquelin beendete seinen Bericht damit, dass er noch nicht daran gedacht habe, dem neuen Element einen Namen zu geben bevor er seine Eigenschaften besser kenne, und dass er froh sei, hierfür auch seine Mitbrüder zum Rate zu haben. In einer Anmerkung der Redaktion schlug er den Namen „Glucine“ für das Berylliumoxid vor, den er unter anderem vom griechischen „γλυκυς“, süß, ableitete, und statuierte, dass diese Bezeichnung dem Gedächtnis eine große Stütze sein würde. Metallisches Beryllium wurde dann erstmals von Friedrich Wöhler, sowie unabhängig von Antoine Bussy, im Jahre 1828 dargestellt, indem man BeCl₂ mit Kalium reduzierte.[2]

Berylliumverbindungen, -legierungen und das Metall selbst sind in vielerlei Bereichen höchst anwendungsrelevant. Aufgrund seiner geringen Dichte wird Beryllium als Konstruktionsmaterial im Leichtbau für die Luft- und Raumfahrt geschätzt. Berylliumkupfer, eine Legierung mit circa 0,4 bis 2% Berylliumgehalt, ist für die Herstellung von nicht-funkenreißendem und nicht-ferromagnetischen Werkzeugen und Operationsbesteck unersetzlich. Selbst in Golfschlägern und in der Zahntechnik war und ist es sehr beliebt. Vielleicht hat der Leser es sogar im Mund? Berylliumkeramiken für Hochtemperaturanwendungen besitzen eine gute thermische Leitfähigkeit bei enormem elektrischem Widerstand, zudem sind sie weitgehend bruchsicher, was sie in der Summe für Hochspannungs- und Hochfrequenzanwendungen äußerst geeignet macht. Beryllium wird auch zur Sauerstoffentfernung aus Kupfer verwendet, als Neutronenquelle, als Austrittsfenster für Röntgenstrahlen aus den gleichnamigen Röhren sowie in Kernreaktoren als Moderator und Neutronenreflektor.[4, 3]

Die Chemie des Berylliums ist im Vergleich zu den vielfältigen industriellen Anwendungsmöglichkeiten, und im Vergleich zu seinen Nachbarelementen im Periodensystem, völlig unterentwickelt. Möglicherweise rührt dies von der sagenumwobenen Giftigkeit des Elements und seiner Verbindungen her.[5]

Seit Jahrzehnten ist das Beryllium als „giftigstes, nicht-radioaktives Element“ bekannt und wird so oft in einem Atemzug mit Plutonium genannt.[5] Zurückzuführen ist dies auf die chronische Berylliumerkrankung (chronic beryllium disease, CBD), bei der es sich um eine chronische Lungenerkrankung ähnlich der Sarkoidose handelt. Die CBD trat und tritt hauptsächlich bei Arbeitern im Be-metallverarbeitenden Gewerbe sowie bei Zahntechnikern auf, die nur geringe Mengen Be-haltigen Staubs einatmeten.[6] Neuere medizinische und biochemische Studien bewerten die „Giftigkeit“ wesentlich realistischer  und legen dar, dass die Ursache der CBD auf eine allergische Reaktion oder Autoimmunantwort auf Be²⁺-Spezies zurückzuführen ist. Wir merken an dieser Stelle zudem an, dass die Humankanzerogenität von Be und seinen Verbindungen nicht zweifelsfrei belegt ist und dass metallisches Beryllium nicht akut toxisch ist.[7] Tatsächlich scheint die „Giftigkeit“ des Berylliums auf eine Überreaktion des Immunsystems zurückzuführen zu sein, was man aus dem Vorhandensein von auf Be²⁺ empfindlichen T-Zellen in Patienten mit Berylliose geschlussfolgert hat.[8] Die Ursache dieser spezifischen Immunantwort liegt wahrscheinlich an der hohen Affinität des HLA-DP-Proteins für bis dato noch unbekannte Be-Spezies, welches einen Teil des Protein/Petid-Antigenrezeptors auf der Oberfläche der T-Zellen darstellt.[9] Am kristallisierten Protein erhaltende Röntgendaten lassen vermuten, dass die Berylliumspezies im Innern des Proteins gebunden wird und nicht an der Oberfläche präsent ist. Die Bindung von Be führt jedoch zur Änderung der Tertiärstruktur, was dann zur Immunerkennung führen sollte. Die „Giftigkeit“ des Berylliums liegt irgendwo in der Grauzone zwischen allergischer Überempfindlichkeit und Autoimmunreaktion.[9] Anscheinend zeigen nur 1-5% der Allgemeinbevölkerung eine genetische Prädisposition zur Entwicklung der Berylliose (CBD).[11] Dennoch, und vor allem weil die biochemischen Prozesse von Be im Körper unverstanden sind, raten wir eindringlich zu besonderen Schutzvorkehrungen beim Umgang mit Beryllium und seinen Verbindungen.[12]

Obwohl man annimmt, dass das [Be(OH)4]2?-Anion eine Hauptrolle bei sehr hohen pH-Werten spielt, kennt man bislang nur einige wenige Verbindungen, in denen es als solches vorliegt und bislang konnte es strukturell nur anhand der Verbindung Sr[Be(OH)4] mit Hilfe der Röntgenbeugung am Einkristall charakterisiert werden.[16] Für diesen Umstand sind wahrscheinlich Kondensationsreaktionen verantwortlich, denn neben den Beryllaten 3 und 5 konnte auch ein P4O10-artig aufgebautes Decahydroxidotetraberyllium(II)-Dianion 4 im alkalischen Milieu erhalten werden (pH = 13.2).[17] Aufgrund der Vielzahl der in diesem pH-Bereich vorliegenden Spezies hat man vermutet, dass das Gegenkation bei der Kristallisation einen maßgeblichen Einfluss auf die Struktur und Zusammensetzung des Be-Anions hat.[14]

Das Periodensystem ist ein faszinierendes Ordnungssystem, das die Natur den Elementen gegeben hat. Vor 150 Jahren wurde dieses System erstmals von Wissenschaftlern erkannt. Die Generalversammlung der Vereinten Nationen und die UNESCO haben das Jahr 2019 daher zum International Year of the Periodic Table of Chemical Elements, dem Internationalen Jahr des Periodensystems ausgerufen. Die Elemente des Periodensystems werden in loser Folge vorgestellt.

Titelbild: Alchemist-hp  Be-140g, CC BY-SA 3.0