Die Welt der Metalle - Die Welt der Rohstoffe - page 65

Es folgte eine Pause von etwa 35 Jahren, wobei inzwischen die
Namen von Erbium und Terbium versehentlich vertauscht
worden waren. Endlich folgten weitere Entdeckungen kurz auf-
einander. Inzwischen kannte man weitere SEE-Minerale von
weiteren Fundorten. 1878 trennte der Schweizer Marignac
unreines Ytterbium vom unreinen Erbium ab, 1879 isolierte
Lars Frederik Nilson Scandiumoxid aus Euxenit (ein erstmals in
Norwegen entdecktes Mineral) und Gadolinit. Im selben Jahr
fand der Schwede Per Teodor Cleve im Gadolinit auch Thulium
und Holmium. Ein paar Jahre später folgten Gadolinium (durch
Marignac in Samarskit) und Dysprosium (Dy, gefunden in
unreinem Holmiumoxid durch den Franzosen Boisbaudran). Im
selben Zeitraum entpuppte sich das »Didynium« als Mischung
von Samarium (Sm, entdeckt durch Boisbaudran, es war das
erste Element, dass nach einer Person benannt wurde, und zwar
nach Samarski, einem relativ unbekannten russischen Bergbau-
ingenieur), Praseodym (Pr) und Neodym (Nd, beide durch von
Welsbach) und Gadolinium - das ebenfalls enthaltene Europium

(Eu) folgte erst 1901 (durch Damarçai). Als letztes stabiles Selten-
erdelement wurde erst 1906 das Lutetium (Lu) entdeckt, gleich-
zeitig und unabhängig durch den Franzosen Georges Urbain,
den Österreicher Carl Auer von Welsbach und den Amerikaner
Georges Urbain im unreinen Ytterbium. Nun fehlte lediglich
noch das radioaktive Promethium (Pm). Es hat eine Halbwerts-
zeit von wenigen Jahren und kommt nur als Spaltprodukt von
Uran vor, in der Natur in kaum messbaren Spuren in Pechblende,
künstlich in verbrauchten Brennstäben von Atomkraftwerken.
Nachgewiesen wurde es erst 1945 von amerikanischen Atomfor-
schern, womit die letzte Lücke im Periodensystem geschlossen
war. Zu diesem Zeitpunkt waren die Seltenen Erden noch immer
exotische Elemente mit geringer wirtschaftlicher Bedeutung.
Erst 1947 wurde mit Ionenaustauschern eine effektive Trennung
der SEE möglich, wenig später auch durch Solventextraktion.
Und ab 1964 stieg der Bedarf schnell an - Europium war für die
rote Farbe im Farbfernseher zuständig und mit der Zeit kamen
immer mehr Anwendungen hinzu.

than und Neodym. Die Konzentration von Europium entspricht
nur einem Sechzigstel der Konzentration von Cer und die der
seltensten SEE, Thulium und Lutetium, nicht einmal einem
Hundertstel - sie sind aber noch immer deutlich häufiger als
etwa Antimon oder Kadmium und etwa hundertmal häufiger als
Gold. Nicht berücksichtigt ist dabei das instabile Promethium,
das quasi überhaupt nicht vorhanden ist: Es kann zwar natürlich
bei der Spaltung von Uran entstehen, aber selbst sein stabilstes
Isotop hat eine Halbwertszeit von nur wenigen Tagen.
In der Natur treten die Seltenerdelemente immer als dreiwer-
tige Kationen auf. Die einzigen Ausnahmen bilden Europium
und Cer, die auch als Eu 2+ und als Ce 4+ auftreten können. Die
Ionenradien der SEE 3+ sind sehr ähnlich, wobei der Radius von
La 3+ bis Lu 3+ kontinuierlich abnimmt, was als »Lanthanoiden-
kontraktion« bezeichnet wird. Das chemische Verhalten ist zwar
bei allen sehr ähnlich, verändert sich aber dennoch leicht in der
Reihe von Lanthan bis Lutetium, entsprechend der Änderung
von Masse und Radius. Im Periodensystem benachbarte Lantha-
noide sind sich also besonders ähnlich, während sich die beiden
Enden der Reihe, Lanthan und Lutetium, doch unterscheiden.
Yttrium kann seinem Ionenradius entsprechend zwischen Dys-
prosium und Holmium eingeordnet werden. Das sehr leichte
Scandium fällt etwas aus der Reihe. Entlang der Reihe Lanthan
bis Lutetium ändern sich auch die Verteilungskoeffizienten von
Fraktionierungsprozessen. In magmatischen Systemen ist, wenn
keine besonderen Minerale zu berücksichtigen sind, Lanthan
sehr inkompatibel ( 7 Kasten 3.4 ), während das kleinere Lutetium
nur leicht inkompatibel ist. Die Verteilungskoeffizienten der an-
deren liegen auf einer einfachen Kurve dazwischen. Entspre-
chend kommt es leicht zu einer starken Anreicherung der leich-
ten SEE, während die schweren SEE kaum angereichert werden.
Die Grenze zwischen beiden Gruppen wird zwischen Gadoli-
nium und Terbium gezogen, auch wenn der Übergang eher kon-
tinuierlich ist. In hydrothermalen Systemen sind leichte SEE
mobiler, weil die Stabilität ihrer SEE-Fluorokomplexe und SEE-
Chlorokomplexe höher ist (Migdisov et al. 2009).

Viele SEE-Minerale ( . Abb. 2.22 , . Tab. 2.16 ) bevorzugen,
je nach der Größe ihrer Gitterplätze, entweder die leichten SEE
(Monazit, Bastnäsit, Allanit, Loparit, Parisit usw.) oder die
schweren (Xenotim, Gadolinit, Samarskit, Fergusonit usw.).
Ganz ähnlich gilt das auch für Minerale, die SEE nur in Spuren
enthalten, was sich natürlich bei der Fraktionierung bemerkbar
macht. Wenn etwa beim Aufschmelzen im Gestein Granat vor-
handen ist, der bevorzugt schwere SEE enthält, bleiben diese
zurück. Kristallisiert aus einem Magma Monazit, werden die
leichten SEE schneller aus dem Magma entfernt. Kristallisiert
Zirkon, werden die schweren SEE entfernt. Wichtig bei der Frak-
tionierung sind Zirkon, Titanit, Apatit, Rutil, Xenotim, Monazit
( . Abb. 2.23 ) und Allanit, sie alle sind relativ häufige akzessori-
sche Minerale, die zwar meist nur winzige Kristalle bilden und
weniger als 1% des Gesteins ausmachen, deren Kristallisation
aber das SEE-Budget der Schmelze deutlic h verändert.
Bei Fraktionierungsprozessen kann das ursprüngliche Ver-
teilungsmuster der Lanthanoide sozusagen nur nach oben oder
unten verbogen werden - mit Ausnahme von Cer und Europium,
die in anderer Wertigkeit vorkommen können. Da basaltische
Systeme eher reduziert sind und Eu 2+ gut in Plagioklas eingebaut
werden kann, wird Europium bei diesen relativ zu den anderen
SEE in der Schmelze abgereichert (negative Europiumanomalie).
Unter oxidierten Bedingungen kann sich stattdessen eine Cer-
anomalie ausbilden. Beispielsweise wird Ce 4+ wesentlich stärker
von Tonmineralen absorbiert als die SEE 3+ .
Bei SEE-Mineralen wird üblicherweise das molar dominie-
rende SEE in Klammern angegeben, zum Beispiel Monazit-(Ce),
Monazit-(La) oder Monazit-(Nd). Die jeweiligen Endglieder der
Mischungsreihen werden sogar als eigenständige Minerale ge-
wertet, wobei natürlich in Wirklichkeit die anderen SEE eben-
falls vorhanden sind und eventuell die Konzentration des zweit-
häufigsten SEE fast genauso hoch ist.
Viele SEE-Minerale enthalten als Nebenelemente auch Tho-
rium und Uran. Das gilt insbesondere für Monazit, der häufig
einen sehr hohen Thoriumgehalt hat und den man in Indien