Gadolinium ist ein chemisches Element im Periodensystem der Elemente mit dem Symbol Gd und der Ordnungszahl 64.
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| Allgemein | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Name, Symbol, Ordnungszahl | Gadolinium, Gd, 64 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Serie | Lanthanoide | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Gruppe, Periode, Block | La, 6, f | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Dichte, Mohshärte | 7901 kg/m3, k. A. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Aussehen | silbrig weiß | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Atomar | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Atommasse | 157,25 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Atomradius (berechnet) | 188 (233) pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Kovalenter Radius | k. A. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| van der Waals-Radius | k. A. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektronenkonfiguration | [Xe]4f75d16s2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektronen pro Energieniveau | 2, 8, 18, 25, 9, 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Oxidationszustände (Oxide) | 3 (leicht basisch) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Kristallstruktur | Hexagonal | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Physikalisch | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Aggregatzustand (Magnetismus) | fest (ferromagnetisch) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Schmelzpunkt | 1585 K (1312 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Siedepunkt | 3523 K (3250 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Molares Volumen | 19,90 · 10-3 m3/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Verdampfungswärme | 359,4 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Schmelzwärme | 10,05 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Dampfdruck | 24400 Pa bei 1585 K | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Schallgeschwindigkeit | 2680 m/s bei 293,15 K | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Verschiedenes | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektronegativität | 1,20 (Pauling-Skala) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Spezifische Wärmekapazität | 230 J/(kg · K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektrische Leitfähigkeit | 0,736 · 106/m Ohm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Wärmeleitfähigkeit | 10,6 W/(m · K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1. Ionisierungsenergie | 593,4 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2. Ionisierungsenergie | 1170 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 3. Ionisierungsenergie | 1990 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 4. Ionisierungsenergie | 4250 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Isotope | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| NMR-Eigenschaften | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Normbedingungen. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Eigenschaften und Verhalten
Das silbrigweiß bis grauweiß glänzende Metall der seltenen Erden ist duktil und schmiedbar. Bei Temperaturen oberhalb 1508 K wandelt sich die dichteste Kugelpackung in ein kubisch-raumzentriertes Gefüge 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 49000 barn den höchsten Einfangquerschnitt für thermische Neutronen aller bekannten Elemente. Die hohe Abbrandrate (burn-out-rate) schränkt eine Verwendung als Kontrollstab in Kernreaktoren stark ein.
Bei Temperaturen unter 1,083 K wird Gadolinium supraleitfähig. Als einziges Lanthanid zeigt es ferromagnetische Eigenschaften, allerdings nur bei Temperaturen unterhalb von 16 °C. Wegen seines Curie-Punktes nahe der Zimmertemperatur könnte Gadolinium prinzipiell Verwendung für FCKW-freie Kühlgeräte nach dem magnetokalorischen Prinzip finden.
Abbildungen
Anwendungen
Gadolinium wird zur Herstellung von Gadolinium-Yttrium-Granat für Mikrowellenanwendungen verwendet. Oxysulfide dienen zur Herstellung von grünem Leuchtstoff für nachleuchtende Bildschirme (Radar). Intravenös gespritzte Gadolinium(III)-Verbindungen dienen als Kontrastverstärker bei Untersuchungen im Kernspintomographen. Gadolinium-Gallium-Granat wurde zur Herstellung von Magnetblasenspeichern genutzt.
Zusätze von 1 % Gadolinium erhöhen die Bearbeitbarkeit und die Hochtemperatur- und Oxidationsbeständigkeit von Eisen- und Chromlegierungen.
Auch in der Herstellung von Compact Disks (CD-ROMs?) findet es Anwendung.
Gadolinium könnte, da es einen Curie-Punkt nahe der Zimmertemperatur besitzt, in Kühlgeräten, die nach dem Prinzip der adiabitischen Magnetisierung funktionieren, Verwendung finden. Solche Kühlgeräte würden nicht nur ohne die Ozonschicht schädigenden Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) auskommen, sondern besäßen auch keine dem Verschleiß unterlegenen mechanischen Teile.
Geschichte
Das erste Element der Yttererden im Periodensystem wurde 1880 spektroskopisch durch Jean Charles Galissard de Marignac im Didym und Gadolinit gefunden. 1886 stellte er es als weißes Oxid aus Sarmaskit her und nannte es Y aus Sarmaskit. 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.
Erst 1935 gelang Georges Urbain die Darstellung des Metalls.
Vorkommen
Natürlich kommt Gadolinium nur in Verbindungen vor. Technisch bedeutsam sind Monazit und Bastnäsit. Die Gadolinit Vorkommen in Ytterby, nördlich von Stockholm, sind heute erschöpft.
Herstellung
Nach einer aufwändigen Abtrennung der anderen Gadoliniumbegleiter wird das Oxid mit Fluorwasserstoff zum Gadoliniuimfluorid umgesetzt. Anschließend wird mit Calcium unter Bildung von Calciumfluorid zum metallischen Gadolinium reduziert. Abtrennung verbleibender Calciumreste und Verunreinigungen erfolgen in einer zusätzlichen Umschmelzung im Vakuum.
Verbindungen
Isotope
Physiologisches
Gadolinium hat keine biologische Funktion.
Vorsichtsmaßnahmen
Gadolinium und Gadoliniumverbindungen sind als giftig zu betrachten. Metallstäube sind feuer- und explosionsgefährlich.
Weblinks
- Los Alamos National Laboratory - Gadolinium (englisch)
- WebElements.com - Gadolinium (englisch)
- EnvironmentalChemistry.com - Gadolinium (englisch)
- It's Elemental - Gadolinium (englisch)
- Abbildung in der Elementansammlung von Heinrich Pniok auf www.Pniok.de (deutsch)