Donnerstag, 4. November 2010

Seltene Erden

Zur Zeit wird in den Medien intensiv die Abhängigkeit der Industrie von Seltenen Erden aus China diskutiert, siehe z.B. FAZ.NET, Handelsblatt oder Tagesspiegel. Brennstoffzellen, Zündkerzen, Radargeräte, Computertomographen, hochwertige Gläser für Kameras, Teleskope oder Brillen, Katalysatoren, LCD-Bildschirme und Leuchtdioden, überall braucht man diese Elemente. Meist sind es nur kleine Mengen, die als Aktivator, Phosphoreszenzfarbstoff, Katalysator oder sonst ein unscheinbarer Bestandteil wirken, aber ohne diese Elemente funktioniert der High-Tech-Apparat nicht. In der nachfolgenden Tabelle werden einige Verwendungsmöglichkeiten für Elemente der "Seltenen Erden" aufgeführt.

Name Symbol Anwendung
Scandium Sc in Hochleistungs-Hochdrucklampen; Laserkristalle; magnetische Datenspeicher (z.B. Festplatten);
das Leichtmetall mit hohem Schmelzpunkt wird für bestimmte Spezialanwendungen benutzt (Raumfahrt, Fahrradrahmen, Golfschläger usw.)
Yttrium Y Luminophore (Leuchtstoffe) in Fernsehbildröhren, Leuchtstofflampen und Radarröhren (europiumdotiertes Yttriumoxid erzeugt in Farbbildschirmen die rote Farbe);
Lambdasonden (Abgaskatalysator); Supraleiter; Laserkristalle; Elektrolyt in Brennstoffzellen; Frequenzsteuerung in Schwingkreisen mit Yttrium-Eisen-Granat (YIG) und Yttrium-Aluminium-Granat (YAG); Neodym-YAG-Laser 
Lanthan La in Nickel-Metall-Hydrid-Akkus; Katalysatoren zum Cracken von Erdölfraktionen; hochwertige Gläser mit hohem Brechungsindex z. B. für Kameralinsen
Cer Ce in Nickel-Metall-Hydrid-Akkus; in LCD-Bildschirmen; in "Feuersteinen" von Feuerzeugen; als Oxid in selbst­reinigenden Öfen; Katalysator zum Cracken von Erdölfraktionen; UV-Licht absorbierendes Glas
Praseodym Pr hochfeste Legierungen z.B. für Flugzeugmotoren, Dauermagnete, Färben von Glas und Emaille, in gelb gefärbten Gläsern, z. B. in Schweißerschutzbrillen
Neodym Nd Hochleistungsmagnete (z.B. aus Neodym-Eisen-Bor-Legierungen);
zum Färben von Emaille, Blaue Porzellanfarbe, Neodym-YAG-Laser, in Elektromotoren und Hybridantrieben, ebenfalls Bestandteil von Schweißerschutzbrillengläsern und Sonnenschutzglas, in Feststofflasern an Stelle von Rubinen;
Neodymhaltiges Glas zum Herausfiltern von gelbem Natriumlicht, z.B. in astronomischen Fernrohren
Promethium Pm Wärmequelle in unbemannten Satelliten und Welt­raum­sonden
Samarium Sm Anwendung als Permanentmagnet (Cobalt-Samarium-Magnete), z.B. in Kopfhörern;
Samariumoxid für IR-undurchlässige Gläser;
Phosphat-Komplexe des Samariums-153 zur Behandlung von Knochenmetastasen verschiedene Krebsarten (die Verbindung setzt sich im Knochengewebe fest und wirkt aufgrund der beta-Strahlung des Samariumisotops)
Europium Eu in LCD-Bildschirmen, als Aktivator der roten Leuchtstoffe in Fernsehröhren, in Leuchtstoffen zur Konversion der Primärstrahlung von LEDs, als Neutronenabsorber in Kernreaktoren
Gadolinium Gd in Fernsehröhren als Aktivator der grünen Leuchtstoffe; Kontrastmittel in der Kenrspintomographie; Krebstheraphie;
Vertärkerfolien aus Gadoliniumoxisulfid in Röntgengeräten, die Röntgenstrahlen in sichtbares Licht umwandeln;
magnetooptische Disketten zur Langzeitarchivierung von Daten
Terbium Tb Verwendung in Halbleitern (solid-state devices), zur Gefügestabilisierung in Hochtemperatur-Brennstoffzellen, Lasermaterial;
terbiumdotiertes Yttriumphosphat als grüner Leuchtsoff in Fernsehröhren;
zur Konstruktion von Soundbugs und Hochleistungs-Sonargeräten aus Terfenol-D (Legierung aus Terbium, Dysprosium und Eisen)
Dysprosium Dy Neutronenabsorber in Kernreaktoren;
zur Konstruktion von Soundbugs und Hochleistungs-Sonargeräten aus Terfenol-D (Legierung aus Terbium, Dysprosium und Eisen)
Holmium Ho in Legierungen, macht Stahl leichter verarbeitbar;
das Licht von Holmium-Lasern wird von Wasser sehr gut absorbiert, daher z.B. Anwendung in der Urologie zum zertrümmern von Harnsteinen oder Prostataoperationen
Erbium Er in fotografischen Filtern
Thulium Tm Neutronenabsorber in Kernreaktoren
Ytterbium Yb erzeugt Röntgenstrahlen ohne Elektrizität, z.B. in tragbaren Röntgenapparaten.
Lutetium Lu Katalysator beim Cracken von Erdölfraktionen und Polymerisationen

Die Angaben in der Tabelle sind teilweise aus dem Buch "Anorganische Chemie für Dummies" entnommen. Wer mehr über diese Elemente und die Chemie drumherum erfahren will, schaut in dieses Buch.



Nachtrag März 2016:

Sehr schön zusammengefasst, kurz und kompakt erfährt man alles Wichtige über die Seltenerdelemente aus dem neu erschienen Titel "The Rare Earth Elements: An Introduction" von J. H. L. Voncken.

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