Weltjahresproduktion (2022)
Gadoliniumoxid
Leuchtstoff und Material für SupraleiterWas ist Gadoliniumoxid?
Gadolinium ist ein silberweißes, weiches, gut schmiedbares Schwermetall, wobei kompaktes Gadolinium so ähnlich aussieht wie Eisen. Entdeckt wurde diese schwere Seltene Erde von dem Schweizer Jean Charles Galissard de Marignac im Jahr 1880. Benannt wurde Gadolinium aber nach dem finnischen Chemiker Johann Gadolin, der die erste Seltene Erde entdeckt hatte, nämlich Yttrium. Nach ihm wurde auch das Mineral Gadolinit benannt, das reich an Seltenen Erden ist. Isolieren und in reiner Form darstellen ließ sich Gadolinium erst im Jahr 1886.
Für Gadoliniumoxid gibt es vielfältige Anwendungsbereiche in Technologie und Medizin. Am bekanntesten ist sein Einsatz als Kontrastmittel bei der Kernspintomographie. Hier spielt Gadolinium bei der Diagnose von Tumoren eine entscheidende Rolle. Wegen seine hohen Neutronenabsorption wird Gadoliniumoxid auch für die Herstellung von Steuerstäben in Kernreaktoren sowie für Strahlenschutzanwendungen verwendet. Auch bei Eisen-, Chrom- und Stahllegierungen kommt diese Seltene Erde zum Einsatz.
Preisentwicklung
In vielen Ländern ist zurzeit eine Renaissance der Kernkraft zu beobachten. Das könnte zu steigenden Gadolinium-Preisen beitragen. Das Metall ist zudem immer noch unersetzbar für medizinische Bildgebungsverfahren. Auch das könnte wegen der Knappheit dieser Seltenen Erde zu Preissteigerungen führen.
Hauptanwendungsgebiete
- Mikrowellenanwendungen
- Radartechnik
- Kontrastmittel im Kernspintomografen
- Optomagnetische Datenspeicherung
- Kühlgeräte
- Röntgentechnik
Fakten über Gadoliniumoxid
jährliche Fördermenge weltweit
Moderne Datenspeicherung setzt auf Gallium-Gadolinium-Granat
Sowohl gute optische als auch mechanische und termische Eigenschaften bringt ein Material mit, das sich Gallium-Gadolinium-Granat nennt. Die künstlich gezüchteten Kristalle kommen in Form von magneto-optischen Filmen (Magnetblasenspeicher) bei der Datenspeicherung zum Einsatz, aber auch bei der Herstellung von Laser-Komponenten.
Außerdem finden die Kristalle Verwendung in der Kryotechnik, wenn Gegenstände auf Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt heruntergekühlt werden.
Abbau und Gewinnung
Das Lanthanoid Gadolinium belegt Platz 45 bei der Elementhäufigkeit und gehört damit zu den selteneren Elementen des Planeten. Tatsächlich beträgt sein Anteil in der Erdkruste etwa 6,2 parts per million (ppm). Man findet Gadolinium fast immer zusammen mit anderen Seltenen Erden, vor allem in Monazit-Sanden sowie Mineralen der Ytter-Erden, wie Xenotim. Gadoliniumvorkommen gibt es an den Küsten Australiens, Brasiliens und Indiens, der wichtigste Produzent ist aber, wie bei den anderen Seltenen Erden, China.
Um Gadolinium zu gewinnen, wird das Erz zunächst angereichert und dann aufgeschlossen. Das so entstandene Lanthanoiden-Oxid-Gemisch wird dann in Chloride oder Fluoride überführt. Per Kationenaustausch oder Lösungsmittelextraktion werden diese dann getrennt. Durch Reduktion der so entstandenen Salze (Halogenide) mit Calcium im Vakuum wird dann das Gadolinium-Metall gewonnen.
Wachstumsmärkte
- Mikrowellenanwendungen
- Radartechnik
- Kontrastmittel im Kernspintomografen
- Optomagnetische Datenspeicherung
- Kühlgeräte
- Röntgentechnik
- Steuerstäbe von Kernreaktoren
- Legierungen von Stahl und Eisen
- Leuchtstoffe
Interessanter Fakt:
Die Materialwissenschaft interessiert sich wegen einer ungewöhnlichen Eigenschaft für Gadoliniumoxid: Das Schwermetall hat eine negative thermische Ausdehnung, was bedeutet, dass es sich bei bestimmten Temperaturbereichen beim Erwärmen zusammenzieht, statt auszudehnen. Diese seltene Eigenschaft macht Gadolinium und seine Verbindungen für Materialwissenschaften und Ingenieurwesen interessant, besonders bei der Entwicklung von Materialien, die unter verschiedenen Temperaturbedingungen stabil bleiben müssen.
