Gadoliniumoxid
Eigenschaften
Chemische Formel: Gd₂O₃
Bezeichnung: Gadolinium(III)-oxid / Gadoliniumoxid
CAS-Nr.: 12064-62-9
Molare Masse: 362,50 g/mol
Dichte: 7,41 g/cm³
Schmelzpunkt: ca. 2.420 °C
Farbe: weiß
Form: feines Pulver
Löslichkeit: unlöslich in Wasser, löslich in Mineralsäuren
Gadoliniumoxid (Gd₂O₃), auch als Gadolinium(III)-oxid bezeichnet, ist eine anorganische Verbindung aus der Gruppe der Seltenerdoxide. Die Substanz liegt als feines, geruchloses, weißes Pulver vor und zeichnet sich durch eine sehr hohe thermische Stabilität aus.
Gadoliniumoxid ist in Wasser unlöslich, löst sich jedoch leicht in Mineralsäuren unter Bildung entsprechender Gadolinium(III)-Salze. Mit einem Schmelzpunkt von etwa 2.420 °C eignet sich Gd₂O₃ für anspruchsvolle Hochtemperaturanwendungen und technische Werkstoffe.
Das Gd³⁺-Ion besitzt aufgrund seiner sieben ungepaarten Elektronen ein außergewöhnlich hohes magnetisches Moment. Natürliches Gadolinium weist zudem mit etwa 49.000 Barn einen außergewöhnlich hohen effektiven Wirkungsquerschnitt für die Absorption thermischer Neutronen auf. Diese Eigenschaften machen Gadoliniumverbindungen für Kerntechnik, Medizintechnik und Materialwissenschaft besonders interessant.
Die Herstellung von Gadoliniumoxid erfolgt großtechnisch unter anderem durch Kalzinierung von Gadoliniumhydroxid, Gadoliniumoxalat oder Gadoliniumcarbonat bei Temperaturen oberhalb von 800 °C. Darüber hinaus wird Gd₂O₃ als funktioneller Zusatz in Hochleistungskeramiken, Leuchtstoffen und Festoxid-Brennstoffzellen eingesetzt.
Gadolinium wird sowohl als Metall als auch in Form verschiedener technischer Verbindungen verwendet. Gadoliniumoxid spielt insbesondere in der Kerntechnik, Medizintechnik, Display- und Beleuchtungstechnik sowie bei Hochleistungskeramiken und funktionellen Energiematerialien eine wichtige Rolle.
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Vorteile
• Außergewöhnlich effektiver Einfang thermischer Neutronen
• Starke paramagnetische Eigenschaften
• Sehr hohe Thermostabilität
• Physikalische Stabilität bei Temperaturen über 2.400 °C
• Gute chemische Beständigkeit
• Sehr gute Eignung zur Gefüge- und Phasenstabilisierung in Hochleistungskeramiken
• Wichtiger Ausgangsstoff für weitere Gadoliniumverbindungen
• Geeignet für spezielle elektronische, optische und energietechnische Materialien
Anwendungsbereiche
• Kerntechnik
• Neutronenabsorber und Steuerwerkstoffe
• Gadoliniumhaltige Materialien für Reaktortechnik
• Ausgangsstoff für Gadoliniumkomplexe
• Medizinische und diagnostische Technologien
• Leuchtstoffe für Display- und Beleuchtungstechnik
• Röntgenschirme und funktionelle optische Materialien
• Technische Hochleistungskeramik
• Festoxid-Brennstoffzellen (SOFC)
• Modifizierung zirkoniumoxidbasierter Keramiken
• Herstellung von Gadoliniumverbindungen
• Materialforschung und Entwicklung
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