Aбщая

Гадолиний представляет собой химический элемент с символом элемента Gd и атомным номером 64. В периодической таблице он входит в группу лантаноидов и, следовательно, также относится к металлам редкоземельных элементов.

Первый элемент иттерерской земли в периодической таблице был обнаружен 1880 спектроскопически Жаном Шарлем Галиссаром де Мариньяком в дидиме и гадолините. 1886 он сделал это как белый оксид из Самарскита и назвал его Y из Самарскита. В том же году Пол Эмиль Лекок де Буасбаудран также произвел оксид гадолиния и назвал новый элемент в честь первооткрывателя минерала гадолинита, финского химика Йохана Гадолина, гадолиния.

Только 1935 сменил Жоржа Урбейна на представление металла.

Конечно, гадолиний встречается только в соединениях. Технически важны Монацит и Бастнасит. Месторождения гадолинита на руднике Иттерби к северу от Стокгольма в настоящее время исчерпаны.

восстановление

После сложного разделения другого гадолиниевого беглеитера оксид взаимодействует с фтористым водородом до гадолиниумфторида. Впоследствии это уменьшается с кальцием с образованием фторида кальция до металлического гадолиния. Разделение оставшихся остатков кальция и примесей происходит при дополнительном переплаве в вакууме.

Особенности

Серебристо-белый до серовато-белого блестящего редкоземельного металла пластичен и податлив. При температурах выше 1508 K наиболее плотная сферическая упаковка превращается в кристаллическую структуру с кубическим телом. В сухом воздухе гадолиний относительно стабилен, во влажном воздухе он образует защитный, слабо прилипающий и отслаивающийся оксидный слой. Медленно реагирует с водой. В разбавленных кислотах растворяется.

У гадолиния с сараем 49.000 самое высокое сечение захвата тепловых нейтронов из всех известных стабильных элементов из-за содержащегося в нем изотопа Gd-157 (с сараем 254.000) (только нестабильный Xe-135 превосходит Gd-157 по коэффициенту 10). Высокая скорость выгорания сильно ограничивает использование в качестве управляющего стержня в ядерных реакторах.

Вместе с диспрозием, гольмием, эрбием и тербием, которые также относятся к группе лантаноидов, он является одним из единственных элементов - кроме железа, кобальта и никеля - которые обладают ферромагнетизмом. Тем не менее, он должен быть сначала ниже температуры ферромагнитного Кюри 292,5 K (19,3 ° C). [6]

Вопреки многим ссылкам, гадолиний не является сверхпроводящим. Это также основано на опыте, что загрязнение ферромагнитных веществ, таких как железо и гадолиний, разрушает сверхпроводимость других элементов. Однако высокотемпературные керамические сверхпроводники типа Ba2GdCu3O7-x с температурой перехода между 80-85 K известны.

Пыль металлического гадолиния опасна для пожара и взрывоопасна.

Гадолиний в периодической таблице

Использовать

Гадолиний используется для изготовления иттриевого граната гадолиния для применения в микроволновой печи. Оксисульфиды используются для производства зеленого люминофора для люминесцентных экранов (радаров).

Соединения гадолиния (III), вводимые внутривенно, такие как гадопентетат димеглюмин, служат контрастными средствами при МРТ-исследованиях. Для этой цели используются комплексообразующие агенты с высокими комплексообразующими константами, такие как, например, хелаты DTPA (диэтилентриаминпентауксусная кислота) и DOTA (1,4,7,10-тетраазациклододекан-1,4,7,10-тетрауксусная кислота с Gd = гадотериновой кислотой) из-за высокой токсичности свободных ионов гадолиния. Из-за семи неспаренных электронов в f-оболочке гадолиний является высоко парамагнитным. Таким образом, контрастное вещество позволяет окружающим протонам - в основном, воде - быстрее расслабляться. Это значительно увеличивает разницу в контрасте между различными тканями при МРТ.
Эти контрастные агенты могут также использоваться для исследований мозга, так как комплексы гадолиния не преодолевают гематоэнцефалический барьер у здоровых пациентов и, таким образом, нарушение гематоэнцефалического барьера - признак патологического события (например, недостаточное кровообращение, опухоль, воспаление) сделать видимым.

Гадолиний-галлиевый гранат использовался для создания магнитных пузырьков. Он также используется в производстве перезаписываемых компакт-дисков.

Добавки 1% гадолиния увеличивают обрабатываемость и стойкость к высоким температурам и окислению сплавов железа и хрома. Соответствующие гадолиниевые железо-кобальтовые сплавы могут быть использованы для хранения оптомагнитных данных.

Гадолиний, поскольку он имеет точку Кюри вблизи комнатной температуры, может использоваться в кулерах, которые работают по принципу адиабатической намагниченности. Такие холодильники обойдутся без озонового слоя, повреждающего хлорфторуглероды (ХФУ), и не будут подвержены механическим повреждениям деталей.

Гадолиний используется в форме оксида гадолиния в современных тепловыделяющих сборках в качестве выгорающего абсорбирующего материала, который после замены топлива в начале рабочего цикла ограничивает избыточную реактивность реактора из-за избытка ядерного топлива. По мере того, как топливо горит, гадолиний также разлагается. [7]

Оксисульфид гадолиния, допированного тербием (Gd2O2S: Tb), является сцинтиллятором, обычно используемым в рентгеновской технологии. Gd2O2S: Tb ​​излучает свет с длиной волны 545nm.

Не существует известной биологической функции гадолиния.

Свободные ионы гадолиния ведут себя подобно ионам кальция, то есть они в основном включены в печень и костную систему и могут оставаться там годами. Свободный гадолиний также действует как антагонист кальция - ионные радиусы кальция и гадолиния почти равны - влияют на сократительную способность миокарда и тормозят систему свертывания. [9]

Применяемые внутривенно растворы свободных ионов гадолиния остро токсичны. Токсичность влияет на гладкие и поперечно-полосатые мышцы, функцию митохондрий и свертывание крови. [10]

Токсичность свободного гадолиния считается высокой. В комплексной форме, такой как гадолиний в утвержденных контрастных средах, он обычно хорошо переносится с учетом противопоказаний. Начиная с 2006, появляется все больше сообщений о том, что пациенты с почечной недостаточностью могут испытывать нефрогенный системный фиброз после введения различных хелатов гадолиния, в частности Gd-DTPA.

Диаграмма оксида гадолиния 2010-2012

Цены на гадолиний

Цены на гадолиний -> цены на редкоземельные элементы