Gadolinium
Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 18. juni 2022; checks kræver 5 redigeringer .| Gadolinium | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ← Europa | Terbium → | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Udseende af et simpelt stof | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Gadolinium prøve | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Atom egenskaber | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Navn, symbol, nummer | Gadolinium / Gadolinium (Gd), 64 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Gruppe , punktum , blok |
3 (forældet 3), 6, f-element |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Atommasse ( molær masse ) |
157.25(3) [1] a. e. m. ( g / mol ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektronisk konfiguration | [Xe] 6s 2 4f 7 5d 1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Atomradius | 179 kl | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Kemiske egenskaber | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| kovalent radius | 161 kl | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ion radius | (+3e) 93.8 kl | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektronegativitet | 1,20 (Pauling-skala) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektrodepotentiale | Gd←Gd 3+ -2,28V | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Oxidationstilstande | +1, +2, +3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ioniseringsenergi (første elektron) |
594,2(6,16) kJ / mol ( eV ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Termodynamiske egenskaber af et simpelt stof | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Tæthed ( i.a. ) | 7.900 g/cm³ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Smeltetemperatur | 1586K _ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Kogetemperatur | 3539K _ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Oud. fusionsvarme | 10,0 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Oud. fordampningsvarme | 398 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Molær varmekapacitet | 37,1 [2] J/(K mol) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Molært volumen | 19,9 cm³ / mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Krystalgitteret af et simpelt stof | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Gitterstruktur | Sekskantet | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Gitterparametre | a=3,636 c=5,783 Å | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| c / a -forhold | 1.590 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Andre egenskaber | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Varmeledningsevne | (300 K) (10,5) W/(m K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| CAS nummer | 7440-54-2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| længst levede isotoper | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 64 | Gadolinium |
| Gd157,25 | |
| 4f 7 5d 1 6s 2 | |
Gadolinium ( kemisk symbol - Gd , fra Novolat. Gadolinium ) er et kemisk grundstof af den 3. gruppe (ifølge den forældede klassifikation - en sideundergruppe af den tredje gruppe, IIIB) i den sjette periode af det periodiske system af kemiske grundstoffer af D. I. Mendeleev , med atomnummer 64.
Tilhører Lanthanide- familien .
Det simple stof gadolinium er et blødt , sølvhvidt sjældent jordmetal .
Historie
Gadolinium blev opdaget i 1880 af Jean de Marignac , som spektroskopisk beviste tilstedeværelsen af et nyt grundstof i en blanding af sjældne jordarters oxider. Grundstoffet blev opkaldt efter den finske kemiker Johan Gadolin .
At være i naturen
Clark gadolinium i jordskorpen (ifølge Taylor) - 8 g / t , indholdet i havvand - 2,4⋅10 -6 mg / l .
Indskud
Gadolinium er en del af malmene i Lanthanide- familien .
Fysiske egenskaber
Den komplette elektroniske konfiguration af gadoliniumatomet er: 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 .
Gadolinium er et blødt, duktilt, sølvhvidt sjældent jordmetal . Ikke radioaktivt . Det er en ferromagnet .
I naturen findes det hovedsageligt i saltform.
Isotoper
Naturligt gadolinium består af seks stabile isotoper ( 154 Gd, 155 Gd, 156 Gd, 157 Gd, 158 Gd og 160 Gd) og en ustabil 152 Gd.
Kemiske egenskaber
De kemiske egenskaber af gadolinium ligner andre lanthanider. Reagerer aktivt med saltsyre 2Gd + 6HCl = 2GdCl3 + 3H2
Alkali resistent. Reagerer med halogener. Med svovl sker reaktionen ved opvarmning. I luften er den dækket af en beskyttende oxidfilm, som beskytter den mod yderligere oxidation.
Henter
Gadolinium opnås ved reduktion af gadoliniumfluorid eller chlorid (GdF 3 , GdCl 3 ) med calcium. Gadoliniumforbindelser opnås ved at adskille oxider af sjældne jordarters metaller i fraktioner.
Ansøgning
Gadolinium åbner konstant op for flere og flere nye anvendelsesområder, og det skyldes i høj grad ikke kun særlige nuklear-fysiske og magnetiske egenskaber, men også fremstillingsevnen. De vigtigste anvendelsesområder for gadolinium er elektronik og atomkraft , og er også meget udbredt som et paramagnetisk kontrastmiddel i medicin.
Magnetisk lagringsmedie
En række gadoliniumlegeringer, og især en legering med kobolt og jern, gør det muligt at skabe informationsbærere med en enorm registreringstæthed. Dette skyldes, at der dannes specielle strukturer i disse legeringer - CMD -cylindriske magnetiske domæner , og domænestørrelserne er mindre end 1 mikron , hvilket gør det muligt at skabe hukommelsesmedier til moderne computerteknologi med en optagetæthed på 1- 9 milliarder bits (0,1 ... 1 GB) pr. 1 kvadratcentimeter bærerareal.
I medicin
Gadolinium-153 bruges som en strålekilde i medicin til at diagnosticere osteoporose. Gadoliniumchlorid bruges til at blokere Kupffer-celler i behandlingen af leveren.
Kontrast i MRGadolinium er grundlaget for paramagnetiske kontrastmidler i magnetisk resonansbilleddannelse . Et kontrastmiddel, såsom gadodiamid , er en vandopløselig saltopløsning, der gives intravenøst og akkumuleres i områder med øget blodforsyning (såsom ondartede tumorer). På grund af indholdet af sjældne jordarters elementer er kontrastmidlet relativt dyrt - prisen på en dosis i 2010 er 5-10 tusind rubler. En række MR-undersøgelser er uinformative uden kontrastforstærkning. Det første paramagnetiske kontrastmiddel blev skabt af Baer i 1988. [3]
Lasermaterialer
Gadolinium bruges til dyrkning af enkeltkrystaller af gadolinium-gallium-granat (GGG) og især gadolinium-gallium-scandium-granat (GGSG) ved Czochralski-metoden (udtrækning fra smelten) osv. GGSGs særlige egenskaber gør det muligt at fremstille laser systemer med ekstrem høj effektivitet og ultrahøje parametre for laserstråling. I princippet er HHSG i dag det første lasermateriale, der er blevet undersøgt i tilstrækkeligt omfang og har en gennemprøvet produktionsteknologi - det har en høj konverteringseffektivitet og er velegnet til at skabe lasersystemer til inerti termonuklear fusion.
Gadoliniumvanadat med neodym- og thuliumioner bruges til fremstilling af solid-state lasere, der anvendes til strålebehandling af metaller og sten, samt i medicin.
Ultraviolet laserBrugen af gadoliniumioner til at excitere laserstråling gør det muligt at skabe en laser, der opererer i det nære ultraviolette område med en bølgelængde på 310 nm .
Atomkraft
Inden for nuklear teknologi har en række gadoliniumisotoper fundet anvendelse som en termisk neutronabsorber . Neutronfangst- tværsnittet for en naturlig blanding af isotoper når 49.000 stalde . Gadolinium-157 har den højeste evne til at fange neutroner (fangst tværsnit - 254.000 stalde ). I moderne atomreaktorer bruges gadolinium som en afskærmende brændbar absorber designet til at forlænge reaktorens brændstofløb.
Opløselige gadoliniumforbindelser er af interesse i oparbejdningsanlæg for brugt nukleart brændsel for at forhindre dannelsen af zoner med kritiske masser af fissilt materiale i procesanlæg. Baseret på gadoliniumoxid fremstilles emaljer, keramik og maling, der bruges i den nukleare industri. En legering af gadolinium og nikkel bruges til at fremstille beholdere til bortskaffelse af radioaktivt affald.
Gadoliniumoxid bruges til at smelte glas, der absorberer termiske neutroner. Den mest almindelige sammensætning af sådant glas: boroxid - 33%, cadmiumoxid - 35%, gadoliniumoxid - 32%.
Termoelektriske materialer
Gadolinium telluride kan fungere som et meget godt termoelektrisk materiale (termo-emf 220 - 250 μV/K ).
Superledere
Som en af grundkomponenterne indgår den i sammensætningen af superledende keramik med den generelle formel RE-123, hvor RE står for sjældne jordarters metaller . Den fulde formel for højtemperatur superledende keramik baseret på gadolinium er GdBa 2 Cu 3 O 7-δ , forkortet som GdBCO. Den superledende overgangstemperatur er omkring 94 K. Det er et af de mest avancerede HTSC-materialer.
Elektronkanoner
Gadoliniumhexaborid bruges til fremstilling af katoder til højeffekt elektronkanoner og røntgeninstallationer på grund af den mindste arbejdsfunktion af alle sjældne jordarters borider - dets arbejde på 2,05 eV kan sammenlignes med arbejdsfunktionen af alkalimetaller (kalium, rubidium, cæsium).
Metalhydrider til brintlagring
Gadolinium-jernlegeringen bruges som en meget rummelig brintakkumulator og kan påføres en brintbil.
Opnåelse af ultralave temperaturer
En legering af gadolinium, germanium, silicium og en lille mængde jern (1%) bruges til fremstilling af magnetiske køleskabe (baseret på den gigantiske magnetokaloriske effekt ) [4] [5] .
Rent gadolinium har en maksimal værdi af den magnetokaloriske effekt ved Curie-punktet (ca. 290 K ) af størrelsesordenen 4,9 C med adiabatisk magnetisering med et felt på 20 kOe [6] . Også af særlig interesse i de senere år er legeringen af gadolinium - terbium (enkeltkrystal).
Legering af titanlegeringer
En vis mængde gadolinium forbruges konstant til fremstilling af specielle titanlegeringer ( det øger trækstyrken og flydespændingen, når det legeres med ca. 5 % gadolinium).
Biologisk rolle
Gadolinium er en hæmmer af mekanosensitive ionkanaler, der reversibelt blokerer dem ved mikromolære koncentrationer. Det kan også blokere nogle andre ionkanaler.
Priser
Priserne for metalgadolinium med en renhed på 99,9 % ved udgangen af 2014 udgjorde 132,5 amerikanske dollars pr. 1 kg [7] .
Se også
Noter
- ↑ 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. Grundstoffernes atomvægte 2011 (IUPAC Technical Report ) // Pure and Applied Chemistry . - 2013. - Bd. 85 , nr. 5 . - S. 1047-1078 . - doi : 10.1351/PAC-REP-13-03-02 .
- ↑ Redaktionel: Knunyants I. L. (chefredaktør). Chemical Encyclopedia: i 5 bind - Moskva: Soviet Encyclopedia, 1988. - T. 1. - S. 450. - 623 s. — 100.000 eksemplarer.
- ↑ Magnetisk resonansbilleddannelse (MRI) . Hentet 10. april 2012. Arkiveret fra originalen 27. november 2011.
- ↑ Effekt af flydende på den gigantiske magnetokaloriske effekt af Gd5(Si2Ge2)
- ↑ Magnetisk køling er allerede en realitet . Hentet 14. oktober 2017. Arkiveret fra originalen 27. marts 2019.
- ↑ Arefiev I. M.: Magnetokalorisk effekt og varmekapacitet af stærkt spredte magneter
- ↑ Gadoliniumpriser . _ Metal-Pages (16. november 2014). Hentet 13. november 2014. Arkiveret fra originalen 16. november 2014.
Links
 Ordbøger og encyklopædier | |
|---|---|
| I bibliografiske kataloger |
| Periodisk system af kemiske elementer af D. I. Mendeleev | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Gadoliniumforbindelser _ | |
|---|---|
| |
| Elektrokemisk aktivitet serie af metaller | |
|---|---|
|
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 , | |