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innere Übergangsmetalle: Gadolinium

Symbol: Gd
Kategorie: innere Übergangsmetalle
Ordnungszahl: 64
Relative Atommasse: 157,25
Schmelzpunkt: 1584 K
Siedepunkt: 3506 K
Dichte: 7,89 g cm-3
Elektronegativität: 1,1
Ionisierungsenergie: 6,14 eV
Konfiguration: [Xe] 4f7 5d 6s²
Oxidationszahlen: 3
Atomradius: 180,2 pm
Ionenradius: 97 pm (+3)

Der nachfolgende Artikel ist dem Lexikon der Chemie entnommen.

Das schwere Lanthanoid Gadolinium ist ein weiches, silbriges Metall, das an der Luft dunkel anläuft. Zu den Lanthanoiden gehören Lanthan und die 14 darauf folgenden Elemente; sie sind die Seltenerdmetalle im engeren Sinne. Aufgrund der Struktur ihrer Valenzschale ähneln sie alle den Elementen Scandium und Yttrium. Deswegen bilden sie wie diese bevorzugt dreiwertige Ionen, so auch Gadolinium Es entsteht vermutlich überwiegend beim Verschmelzen von Neutronensternen sowie zu einem kleinen Anteil in der Außenhülle von roten Riesensternen. Auf der Erde ist das Element nicht so selten wie der Begriff seltene Erden suggeriert, es liegt in der Kruste mit sechs Milligramm pro Kilogramm etwa im Konzentrationsbereich vieler gängiger Übergangsmetalle.

Ihren Namen verdanken die seltenen Erden dem Umstand, dass sie wenig eigene Lagerstätten bilden und nur mit anderen Seltenen Erden zusammen vorkommen; im Vergleich zu anderen Metallen sind die Elemente dieser Gruppe nur mit recht hohem Aufwand in Reinform zu isolieren.. Man gewinnt Gadolinium aus Mineralen wie Bastnäsit und Monazit. In Gadolinit kommt es praktisch nicht vor, Mineral und Element sind zufällig nach dem gleichen Wissenschaftler benannt. Gadolinium ist weit weniger reaktiv als die leichten seltenen Erden: An trockener Luft ist es stabil.

Für Gadolinium gibt es eine Reihe spezialisierter Anwendungen. Da das Element bei Raumtemperatur paramagnetisch ist, eignen sich seine Verbindungen als Kontrastmittel für die Kernspintomografie: Ihr Magnetfeld verändert das Verhalten von Wasserstoffatomen in verräterischer Weise, so dass es den Kontrast zwischen verschiedenen Gewebetypen erhöht. Allerdings gibt es eine Reihe von Indizien, dass gadoliniumhaltige Kontrastmittel schwere Nebenwirkungen wie zum Beispiel neurologische Ausfälle verursachen. Deswegen ruht ihre Zulassung in der EU derzeit.

In einigen Röntgensystemen wandelt Gadolinium als Phosphor die Röntgenstrahlung direkt in sichtbares Licht um und macht so die Abbildung – ohne einen Film entwickeln zu müssen – auf einem Bildschirm sichtbar. Ein radioaktives Gadoliniumisotop dient selbst als Strahlenquelle unter anderem in tragbaren Röntgengeräten, ein stabiles dagegen als Neutronenabsorber unter anderem in der Nukleartechnik. In Röhrenfernsehern dienten Gadoliniumsalze als grüner Leuchtstoff; Gadolinium setzt man außerdem in der Metallurgie ein, wo schon geringe Mengen des Metalls die Eigenschaften von Stählen und anderen Legierungen deutlich verbessern. Als guter Neutronenabsorber wird Gadolinium auch in Kernreaktoren eingesetzt.

© Spektrum Akademischer Verlag

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