Gadolínium
Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2022. június 18-án felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 5 szerkesztést igényelnek .| Gadolínium | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ← Europium | Terbium → | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Egy egyszerű anyag megjelenése | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Gadolínium minta | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Az atom tulajdonságai | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Név, szimbólum, szám | Gadolinium / Gadolinium (Gd), 64 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Csoport , időszak , blokk |
3 (elavult 3), 6, f-elem |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Atomtömeg ( moláris tömeg ) |
157.25. (3) [1] a. e.m. ( g / mol ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektronikus konfiguráció | [Xe] 6s 2 4f 7 5d 1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Atom sugara | 179 óra | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Kémiai tulajdonságok | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| kovalens sugár | 161 óra | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ion sugara | (+3e) 93,8 óra | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektronegativitás | 1,20 (Pauling skála) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektróda potenciál | Gd←Gd 3+ -2,28V | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Oxidációs állapotok | +1, +2, +3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ionizációs energia (első elektron) |
594,2 (6,16) kJ / mol ( eV ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Egy egyszerű anyag termodinamikai tulajdonságai | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Sűrűség ( n.a. ) | 7.900 g/cm³ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Olvadási hőmérséklet | 1586 ezer _ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Forráshőmérséklet | 3539 ezer _ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Oud. fúzió hője | 10,0 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Oud. párolgási hő | 398 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Moláris hőkapacitás | 37,1 [2] J/(K mol) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Moláris térfogat | 19,9 cm³ / mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Egy egyszerű anyag kristályrácsa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Rácsszerkezet | Hatszögletű | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Rács paraméterei | a=3,636 c=5,783 Å | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| c / arány _ | 1,590 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Egyéb jellemzők | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Hővezető | (300 K) (10,5) W/(m K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| CAS szám | 7440-54-2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| leghosszabb életű izotópjai | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 64 | Gadolínium |
| Gd157,25 | |
| 4f 7 5d 1 6s 2 | |
A gadolinium ( vegyjele - Gd , Novolat. Gadolinium ) a D. I. kémiai elemei periodikus rendszerének hatodik periódusának 3. csoportjának kémiai eleme (az elavult besorolás szerint - a harmadik csoport, IIIB mellék alcsoportja) . Mengyelejev , 64 -es rendszámmal .
A Lanthanide családhoz tartozik .
Az egyszerű anyag , a gadolínium egy puha , ezüstös-fehér ritkaföldfém .
Történelem
A gadoliniumot 1880-ban fedezte fel Jean de Marignac , aki spektroszkópiai úton igazolta egy új elem jelenlétét ritkaföldfém-oxidok keverékében. Az elemet Johan Gadolin finn vegyészről nevezték el .
A természetben lenni
Clark gadolínium a földkéregben (Taylor szerint) - 8 g / t , az óceánvíz tartalom - 2,4⋅10 -6 mg / l .
Betétek
A gadolinium a Lanthanides család érceinek része .
Fizikai tulajdonságok
A gadolínium atom teljes elektronikus konfigurációja: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 7 5d 1 .
A gadolinium puha, képlékeny, ezüstös-fehér ritkaföldfém . Nem radioaktív . Ez egy ferromágnes .
A természetben főleg só formájában fordul elő.
Izotópok
A természetes gadolínium hat stabil izotópból ( 154 Gd, 155 Gd, 156 Gd, 157 Gd, 158 Gd és 160 Gd) és egy instabil 152 Gd izotópból áll.
Kémiai tulajdonságok
A gadolínium kémiai tulajdonságai hasonlóak más lantanidokéhez. Aktívan reagál sósavval 2Gd + 6HCl = 2GdCl3 + 3H2
Lúgálló. Reagál halogénekkel. A kénnel a reakció hevítéskor megy végbe. Levegőben védő oxidfilm borítja, amely megvédi a további oxidációtól.
Getting
A gadoliniumot gadolínium-fluorid vagy -klorid (GdF 3 , GdCl 3 ) kalciummal történő redukálásával nyerik. A gadoliniumvegyületeket a ritkaföldfémek oxidjainak frakciókra történő szétválasztásával állítják elő.
Alkalmazás
A gadolinium folyamatosan újabb és újabb felhasználási területeket nyit meg, és ez nagyrészt a speciális magfizikai és mágneses tulajdonságoknak köszönhető, hanem a gyárthatóságnak is. A gadolínium fő alkalmazási területei az elektronika és az atomenergia , valamint paramágneses kontrasztanyagként is széles körben használják az orvostudományban.
Mágneses adathordozó
Számos gadolíniumötvözet, és különösen egy kobalt-vas ötvözet teszi lehetővé óriási rögzítési sűrűségű információhordozók létrehozását. Ez annak köszönhető, hogy ezekben az ötvözetekben speciális struktúrák jönnek létre - CMD - hengeres mágneses tartományok , és a tartományok mérete kisebb, mint 1 mikron , ami lehetővé teszi a modern számítástechnika számára 1-es rögzítési sűrűségű memóriahordozók létrehozását. 9 milliárd bit (0,1 ... 1 GB) a vivőterület 1 négyzetcentiméterére .
Az orvostudományban
A gadolinium-153- at sugárforrásként használják az orvostudományban a csontritkulás diagnosztizálására. A gadolinium-kloridot a Kupffer-sejtek blokkolására használják a máj kezelésében.
Kontraszt MRI-benA gadolinium a mágneses rezonancia képalkotás paramágneses kontrasztanyagainak alapja . A kontrasztanyag, mint például a gadodiamid , egy vízben oldódó sóoldat, amelyet intravénásan adnak be, és felhalmozódik a fokozott vérellátású területeken (például rosszindulatú daganatok). A ritkaföldfém-elemek tartalma miatt a kontrasztanyag viszonylag drága - egy adag ára 2010-ben 5-10 ezer rubel. Számos MRI-vizsgálat nem informatív a kontraszt fokozása nélkül. Az első paramágneses kontrasztanyagot Baer készítette 1988-ban. [3]
Lézeres anyagok
A gadoliniumot gadolínium-gallium-gránát (GGG) és különösen gadolínium-gallium-scandium-gránát (GGSG) egykristályának termesztésére használják Czochralski-módszerrel (olvadékból kihúzva). A GGSG különleges tulajdonságai lehetővé teszik a lézergyártást. rendkívül nagy hatásfokú és ultramagas lézersugárzási paraméterekkel rendelkező rendszerek. Elvileg ma a HHSG az első kellő mértékben tanulmányozott és bevált gyártástechnológiával rendelkező lézeranyag - magas konverziós hatásfokkal rendelkezik, és alkalmas inerciális termonukleáris fúziós lézerrendszerek létrehozására.
A neodímium- és tuliumionokkal rendelkező gadolínium-vanadátot fémek és kövek sugársugaras megmunkálására használt szilárdtestlézerek gyártásához, valamint a gyógyászatban használják.
Ultraibolya lézerA gadolínium ionok felhasználása lézersugárzás gerjesztésére lehetővé teszi egy közeli ultraibolya tartományban működő, 310 nm hullámhosszú lézer létrehozását .
Atomenergia
A nukleáris technológiában számos gadolínium izotóp talált felhasználásra termikus neutronelnyelőként . Az izotópok természetes keverékének neutronbefogási keresztmetszete eléri a 49 000 barn -t . A Gadolinium-157 rendelkezik a legmagasabb neutronbefogási képességgel (keresztmetszet - 254 000 barn ). A modern atomreaktorokban a gadolíniumot árnyékoló éghető abszorberként használják, hogy meghosszabbítsák a reaktor üzemanyag-futását.
Az oldható gadolíniumvegyületek érdekesek a kiégett nukleáris fűtőelemek újrafeldolgozó üzemeiben, hogy megakadályozzák kritikus tömegű hasadóanyag-zónák kialakulását a feldolgozó üzemekben. Gadolínium-oxid alapú zománcok, kerámiák és nukleáris iparban használt festékek készülnek. Gadolínium és nikkel ötvözetét radioaktív hulladékok ártalmatlanítására szolgáló tartályok készítésére használják.
A gadolinium-oxidot a termikus neutronokat elnyelő üveg olvasztására használják. Az ilyen üveg leggyakoribb összetétele: bór-oxid - 33%, kadmium-oxid - 35%, gadolínium-oxid - 32%.
Hőelektromos anyagok
A gadolinium-tellurid nagyon jó termoelektromos anyagként működhet (thermo - emf 220-250 μV/K ).
Szupravezetők
Az egyik alapvető komponensként a szupravezető kerámiák összetételében szerepel az RE-123 általános képlettel, ahol az RE a ritkaföldfémeket jelenti . A gadolínium alapú magas hőmérsékletű szupravezető kerámiák teljes formulája a GdBa 2 Cu 3 O 7-δ , rövidítve GdBCO. A szupravezető átmeneti hőmérséklet körülbelül 94 K. Ez az egyik legfejlettebb HTSC anyag.
Elektronpuskák
A gadolinium-hexaboridot nagy teljesítményű elektronágyúk és röntgenberendezések katódjainak gyártására használják, a ritkaföldfém-boridok legkisebb munkafunkciója miatt - 2,05 eV -os munkája az alkálifémek (kálium, rubídium, cézium).
Fémhidridek hidrogén tárolására
A gadolínium-vas ötvözetet nagyon nagy kapacitású hidrogénakkumulátorként használják , és hidrogénautóban is alkalmazható.
Ultra-alacsony hőmérséklet elérése
A gadolínium, germánium, szilícium és kis mennyiségű vas (1%) ötvözetét mágneses hűtőszekrények gyártásához használják (az óriási magnetokalorikus hatás alapján ) [4] [5] .
A tiszta gadolínium magnetokalorikus hatásának maximális értéke a Curie-pontban (kb. 290 K ) 4,9 C nagyságrendű , 20 kOe térerősségű adiabatikus mágnesezés mellett [6] . Az utóbbi években különösen érdekes a gadolínium- terbium (egykristályos) ötvözete.
Titánötvözetek ötvözése
A speciális titánötvözetek előállításához folyamatosan felhasználnak bizonyos mennyiségű gadolíniumot (kb. 5% gadolíniummal ötvözve növeli a szakítószilárdságot és a folyáshatárt).
Biológiai szerep
A gadolinium gátolja a mechanoszenzitív ioncsatornákat, mikromoláris koncentrációban reverzibilisen blokkolja azokat. Néhány más ioncsatornát is blokkolhat.
Árak
A 99,9%-os tisztaságú fém-gadolínium ára 2014 végén 132,5 USD / 1 kg volt [7] .
Lásd még
Jegyzetek
- ↑ Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg , Glenda O'Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang-Kun Zhu. Az elemek atomi tömegei 2011 (IUPAC Technical Report ) // Pure and Applied Chemistry . - 2013. - Kt. 85 , sz. 5 . - P. 1047-1078 . - doi : 10.1351/PAC-REP-13-03-02 .
- ↑ Szerkesztőség: Knunyants I. L. (főszerkesztő). Chemical Encyclopedia: 5 kötetben - Moszkva: Soviet Encyclopedia, 1988. - T. 1. - S. 450. - 623 p. — 100.000 példány.
- ↑ Mágneses rezonancia képalkotás (MRI) . Letöltve: 2012. április 10. Az eredetiből archiválva : 2011. november 27..
- ↑ A lebegés hatása a Gd5 (Si2Ge2) óriás magnetokalorikus hatására
- ↑ A mágneses hűtés már valóság . Letöltve: 2017. október 14. Az eredetiből archiválva : 2019. március 27..
- ↑ Arefiev I. M.: Erősen diszpergált mágnesek magnetokalorikus hatása és hőkapacitása
- ↑ Gadolínium árak . Metal-Pages (2014. november 16.). Letöltve: 2014. november 13. Az eredetiből archiválva : 2014. november 16..
Linkek
 Szótárak és enciklopédiák | |
|---|---|
| Bibliográfiai katalógusokban |
| D. I. Mengyelejev kémiai elemeinek periodikus rendszere | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Gadolínium vegyületek | |
|---|---|
| |
| Fémek elektrokémiai tevékenységsorai | |
|---|---|
|
Eu , Sm , Li , Cs , Rb , K , Ra , Ba , Sr , Ca , Na , Ac , La , Ce , Pr , Nd , Pm , Gd , Tb , Mg , Y , Dy , Am , Ho , Er , Tm , Lu , Sc , Pu , | |