Gadolinium
Gadolinium ist ein silberweißes, formbares Schwermetall der Lanthanoide, das von Luft und von Wasser langsam angegriffen wird. Auf Grund seiner Valenzelektronenkonfiguration bildet das 7. Element der Gruppe nahezu ausschließlich Gd(III)-Verbindungen. Durch Umsetzung von GdF3 mit Calcium kann das Metall gewonnen werden. Verwendet wird Gadolinium u. a. in der Kerntechnik und als Legierungsmetall (<1%) in Eisen und Chrom..
Eigenschaften des Elements
| Einordnung in das Periodensystem der Elemente und Eigenschaften | Atombau |
| Ordnungszahl: 64 | 64 Protonen 64 Elektronen |
| 6. Periode | 6 besetzte Elektronenschalen |
| III. Nebengruppe | 3 (+7) Außenelektronen |
| Elektronenkonfiguration im Grundzustand | [Xe] 6s24f75d1 |
| Elektronegativität | 1,2 |
| Ionisierungsenergie in eV | 6,14 |
| häufigste Oxidationszahlen | III |
| Atommasse des Elements in u | 157,25 |
| Atomradius in 10- 1 0m | 1,802 |
| Ionenradius in 10- 1 0m | 0,97 (+3) |
| Aggregatzustand im Normalzustand | fest |
Stoffkonstanten und Häufigkeit des Vorkommens in der Natur
Dichte in  bei 25 °C | 7,89 |
| Härte nach Mohs | ca. 1,5 |
Schallgeschwindigkeit in  | 2678 |
| Schmelztemperatur in °C | 1310 |
spezifische Schmelzwärme in  | 63,8 |
| Siedetemperatur in °C | 3000 |
| spezifische Verdampfungswärme in | 1982,2 |
Standardentropie S0 in  | |
Wärmeleitfähigkeit in  bei 27 °C | 10,6 |
spezifische Wärmekapazität in  | 0,236 |
Volumenausdehnungskoeffizient in 10- 3  | |
spez. elektrischer Widerstand in  | 1,3420 |
| Anteil in der Erdhülle in % (Atmosphäre, Wasser, Erdkruste bis 10 km Tiefe) | 0,000 59 |
.
Isotope des Elements
| Ordnungszahl Z | Massen- zahl A | Atommasse in u | Häufigkeit in % | Art der Strahlung und Energie in MeV | Halbwertszeit |
| 64 | 152 | 151,919 | 0,1% | α: 2,14 | 101 4 a |
| 154 | 153,920 | 2,2% | |||
| 155 | 154,922 | 14,8% | |||
| 156 | 155,922 | 20,5% | |||
| 157 | 156,924 | 15,7% | |||
| 158 | 157,924 | 24,8% | |||
| 160 | 159,927 | 21,9% |
Energieniveauschema
Weitere Eigenschaften
Gadolinium ist ein silberweiß glänzendes, sehr weiches und gut schmiedbares Schwermetall. Es tritt in zwei allotropen Modifikationen auf: α-Gadolinium und β-Gadolinium, welche unter bestimmten Bedingungen ineinander überführbar sind. Es gehört zu den paramagnetischsten Elementen überhaupt. In seinen Verbindungen bildet Gadolinium ausschließlich die Oxidationsstufe III aus. Gadolinum ist aufgrund seines stark negativen Normalpotenzials ein unedles, stark elektropositives Metall. An trockener Luft ist es stabil, an feuchter wird es von einer schuppenartigen Oxidschicht überzogen. In Säuren löst sich das Element unter Wasserstoffentwicklung auf, mit Wasser reagiert es nur langsam.
Entdeckung
Der Schweizer JEAN-CHARLES GALLISSARD de MARIGNAC (1817 - 1894) entdeckte Gadolinium in Form des Oxids 1880 bei der chemischen Untersuchung des Minerals Samarskit. Er nannte die neue Erde nach dem finnischen Chemiker GADOLIN, der 1794 das Mineral Ytterit bzw. Gadolinit entdeckt hatte. Das der Erde zugrunde liegende Metall wurde demzufolge «Gadolinium» genannt und erhielt das chemische Symbol «Gd». Isoliert und in reiner Form dargestellt wurde Gadolinium erstmals 1886 von P.-E.-LECOQ de BOISBAUDRAN.
Vorkommen/Herstellung
Gadolinium steht an 45. Stelle der Elementhäufigkeit und gehört damit zu den selteneren Elementen der Erde. In der Natur kommt es fast immer zusammen mit den anderen Seltenerdmetallen vor, vorwiegend in Monazitsanden. Vorkommen sind an den Küsten Australiens, Brasiliens und Indiens. Die Herstellung des Metalls erfolgt nach Anreicherung und Aufschluss der Erze. Nach diesem Schritt wird das Lanthanoidenoxidgemisch in Chloride oder Fluoride überführt. Diese werden durch Kationenaustausch oder Lösungsmittelextraktion getrennt. Das Metall wird durch Reduktion der wasserfreien Halogenide mit Calcium im Vakuum gewonnen.
Verwendung
Als Legierungsmetall von Eisen- und Chromlegierungen, in Hochtemperaturlegierungen, elektronischen Bauteilen, Magneten und Supraleitern sowie in der Neutronenradiografie und Magnetoptik findet Gadolinium Verwendung.
Wichtige Verbindungen
Zu nennen sind lediglich Gd2O3 und Gd(NO3)3.
Bau
Gadolinium kristallisiert in einem hexagonal-dichten Gitter.
