Gadolinium Gd

Entdeckung

1880 entdeckte der Schweizer Chemiker Jean Charles Galissard de Marignac spektrale Hinweise auf ein neues Element in Seltenerdoxiden aus Mineralen wie Gadolinit. 1886 reinigte Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran in Frankreich das Oxid weiter und gab dem Element seinen Namen.

Reines Gadoliniummetall war erst im 20. Jahrhundert verfügbar. Untersuchungen in den 1930er-Jahren zeigten, dass es unterhalb von etwa 20 °C (293 K) ferromagnetisch wird – eine Eigenschaft, die unter den Elementen sonst vor allem Eisen, Cobalt und Nickel besitzen.

Herkunft des Namens

Das Element ist nach dem Mineral Gadolinit benannt, das den finnischen Chemiker Johan Gadolin ehrt. 1794 isolierte Gadolin aus einem Mineral aus dem schwedischen Ytterby die Yttererde, das erste Seltenerdoxid, und gilt oft als Vater der Seltenerdchemie.

Wichtigste Verwendungen

• MRT-Kontrast: In Chelatmoleküle eingehüllte Gadoliniumionen werden in die Blutbahn gespritzt, wo sie die magnetische Relaxation des umgebenden Wassers verändern und Blutgefäße und Tumoren hervorheben.
• Kerntechnik: Gadolinium-157 hat den größten Einfangquerschnitt für thermische Neutronen aller stabilen Nuklide. Gadoliniumoxid wird manchen Brennstoffen als „abbrennbares Gift“ beigemischt, um die Reaktivität zu Beginn eines Brennstoffzyklus zu dämpfen.
• Neutronennachweis: Der japanische Detektor Super-Kamiokande löste eine Gadoliniumverbindung in seinem Wasser, um Neutronen effizienter einzufangen.
• Magnetische Kühlung: Sein großer magnetokalorischer Effekt macht es zum Modellmaterial für Kühlung ohne herkömmliche Kältemittelgase.

Isotope

Natürliches Gadolinium enthält sieben Isotope. Gadolinium-152 ist radioaktiv mit einer extrem langen Halbwertszeit; die übrigen sind stabil. Gadolinium-155 und Gadolinium-157 übernehmen den Großteil der Neutronenabsorption. Künstliches Gadolinium-153 mit einer Halbwertszeit von etwa 240 Tagen wurde als Strahlenquelle in Knochendichtemessgeräten verwendet.

Im Alltag

Wer eine MRT mit Kontrastmittel hatte, hat wahrscheinlich Gadolinium gespritzt bekommen. Das meiste verlässt den Körper innerhalb etwa eines Tages mit dem Urin, doch bei Menschen mit schwerer Nierenerkrankung wurde eine seltene Erkrankung, die nephrogene systemische Fibrose, mit manchen Präparaten in Verbindung gebracht; deshalb wird die Nierenfunktion vorher geprüft. Studien fanden zudem nach wiederholten Gaben Spuren, die im Gehirn verbleiben, weshalb Ärzte diese Mittel nur einsetzen, wenn sie diagnostisch einen Mehrwert bringen. Entscheidungen über Kontrastmittel sollten stets gemeinsam mit medizinischem Fachpersonal getroffen werden.