GD • Ordnungszahl 64
Gadolinium
Gadolinium ist ein silbrigweiß bis grauweiß glänzendes Metall, das duktil und schmiedbar ist. Es gehört zu den mittleren Seltenen Erden.
Seine Schlüsseleigenschaft ist seine extrem hohe paramagnetische Suszeptibilität, d.h. es wird sehr stark von einem Magnetfeld angezogen.
Seine wichtigste Anwendung ist in der Medizin als Kontrastmittel in der Magnetresonanztomographie (MRT).
Das Element wurde 1880 spektroskopisch von Jean Charles Galissard de Marignac im Didym und Gadolinit gefunden. 1886 stellte er es als weißes Oxid aus Samarskit her. Im gleichen Jahr stellte Paul Emile Lecoq de Boisbaudran ebenfalls Gadoliniumoxid her und nannte das neue Element nach dem Entdecker des Minerals Gadolinit, dem finnischen Chemiker Johan Gadolin.
Gadolinium kommt hauptsächlich in den großen Seltenen-Erden-Erzmineralien Bastnäsit, Monazit und besonders Xenotim vor.
Ionenadsorptions-Tonerze in Südchina sind besonders gadoliniumreich.
Nach einer aufwendigen Abtrennung der anderen Gadoliniumbegleiter wird das Oxid mit Fluorwasserstoff zum Gadoliniuimfluorid umgesetzt. Anschließend wird dieses mit Calcium unter Bildung von Calciumfluorid zum metallischen Gadolinium reduziert. Die Abtrennung verbleibender Calciumreste und Verunreinigungen erfolgt in einer zusätzlichen Umschmelzung im Vakuum.
Wegen seines extrem starken Paramagnetismus ist die wichtigste Anwendung von Gadolinium ist als MRT-Kontrastmittel in der modernen medizinischen Diagnostik.
Weitere seiner Eigenschaften machen Gadolinium für Nischenanwendungen hochrelevant.
Wegen seines hohen Neutroneneinfangquerschnitts wird Gadolinium etwa in Steuerstäben in Kernreaktoren eingesetzt.
Gadolinium wird auch für die Herstellung von Leuchtstoffen in Plasmabildschirmen und Röntgenfolien verwendet, da es grüne Leuchtstoffe aktiviert.
Das silbrigweiß bis grauweiß glänzende Metall der seltenen Erden ist duktil und schmiedbar. Bei Temperaturen oberhalb 1508 K wandelt sich die dichteste Kugelpackung in eine kubisch-raumzentrierte Kristallstruktur um. In trockener Luft ist Gadolinium relativ beständig, in feuchter Luft bildet es eine nichtschützende, lose anhaftende und abblätternde Oxidschicht aus. Mit Wasser reagiert es langsam. In verdünnten Säuren löst es sich auf.
Gadolinium hat mit 49.000 barn wegen seines enthaltenen Isotops Gd-157 (mit 254.000 barn) den höchsten Einfangquerschnitt für thermische Neutronen aller bekannten stabilen Elemente (nur das instabile Xe-135 übertrifft Gd-157 etwa um einen Faktor 10). Die hohe Abbrandrate (burn-out-rate) schränkt eine Verwendung als Steuerstab in Kernreaktoren stark ein.
Gadolinium ist nicht supraleitfähig. Es sind aber keramische Hochtemperatur-Supraleiter des Typs Ba2GdCu3O7-x mit einer Sprungtemperatur zwischen 80–85 K bekannt.
