Что такое Гадолиний, gadolinium, характеристики, свойства

Гадолиний — это химический элемент Gd (новолат. Gadolinium), Gd — химический элемент III группы периодической системы Менделеева, атомный номер — 64, атомная масса — 157,25. Относится к лантаноидам.

Гадолиний класс химических элементов

Элемент Gd — относится к группе, классу хим элементов (…)

Элемент Gd свойство химического элемента Гадолиний Gadolinium

Основные характеристики и свойства элемента Gd…, его параметры.

Гадолиний открыт в 1880 году Жаном де Мариньяком , который спектроскопически доказал присутствие нового элемента в смеси оксидов редкоземельных элементов. Элемент был назван по имени финского химика Юхана Гадолина .

Нахождение в природе

редкоземельные элементы .

Кларк гадолиния в земной коре (по Тейлору) — 8 г/т, содержание в воде океанов — 2,4⋅10 −6 мг/л.

Месторождения

Гадолиний входит в состав руд лантаноидов .

Получение

Гадолиний получают восстановлением фторида или хлорида гадолиния (GdF 3 , GdCl 3 ) кальцием. Соединения гадолиния получают разделением оксидов редкоземельных металлов на фракции.

Цены

Цены на металлический гадолиний чистотой 99,9 % в конце 2014 года составили 132,5 долл. США за 1 кг .

Физические свойства

Изотопы гадолиния

Природный гадолиний состоит из шести стабильных изотопов (154 Gd, 155 Gd, 156 Gd, 157 Gd, 158 Gd и 160 Gd) и одного нестабильного 152 Gd.

Химические свойства

Применение

О гадолинии как о материале современной технологии рассказывать можно довольно долго, ибо этот элемент постоянно открывает все новые и новые области своего применения, и в немалой степени это обусловлено не только особыми ядерно-физическими свойствами, но и технологичностью. Основными областями применения гадолиния являются электроника и ядерная энергетика.

Магнитные носители информации

Ряд сплавов гадолиния и особенно сплав с кобальтом и железом позволяет создавать носители информации с колоссальной плотностью записи. Это обусловлено тем, что в этих сплавах образуются особые структуры — ЦМД — цилиндрические магнитные домены , причём размеры доменов менее 1 мкм, что позволяет создавать носители памяти для современной компьютерной техники с плотностью записи 1—9 миллиардов бит , что равно примерно 0,1—1 ГБ на 1 квадратный сантиметр площади носителя.

Контрастирование при МРТ Контрастные вещества

Лазерные материалы

Гадолиний применяется для выращивания методом Чохральского (вытягивание из расплава) монокристаллов гадолиний-галлиевого граната (ГГГ) и особенно гадолиний-галлий-скандиевого граната (ГГСГ), и др. Особые свойства ГСГГ позволяют на его основе изготавливать лазерные системы с предельно высоким КПД и сверхвысокими параметрами лазерного излучения. В принципе, ГСГГ на сегодняшний день является первым в достаточной степени изученным и имеющим отработанную технологию производства лазерным материалом — обладающим высоким КПД преобразования и пригодным для создания лазерных систем для инерциального термоядерного синтеза.

Ванадат гадолиния с ионами неодима и тулия применяется для производства твердотельных лазеров, применяемых для лучевой обработки металлов и камня, а также и в медицине.

Ядерная энергетика

В атомной технике гадолиний нашел применение для защиты от тепловых нейтронов, так как этот элемент обладает наивысшей способностью к захвату нейтронов из всех стабильных элементов. Его сечение равно 49 000 барн . Из всех изотопов гадолиния наивысшей способностью к захвату нейтронов обладает его изотоп гадолиний-157 (сечение захвата — 254 000 барн).

В этой связи гадолиний очень интересен для управления ядерным реактором и для конструирования защиты от нейтронов. На основе окиси гадолиния изготавливаются эмали, керамика и краски, используемые в атомной технике. Для регулирования атомного реактора применяется также борат гадолиния. Растворимые соединения гадолиния могут быть использованы для стабилизации растворов, получаемых при переработке ТВЭЛов растворением в кислотах для последующего разделения. Стабилизирующее действие солей гадолиния проявляется в способности «глушить» ядерные реакции в таких растворах, и позволяет осуществлять ряд технологических операций, связанных с концентрированием таких растворов, а значит, с уменьшением критического объёма и образованием критических масс.

Оксид гадолиния используется для варки стекла, поглощающего тепловые нейтроны . Самый распространенный состав такого стекла: оксид бора — 33 %, оксид кадмия — 35 %, оксид гадолиния — 32 %.

Получение сверхнизких температур

В небольшом объёме гадолиний применяется для получения сверхнизких температур в научных исследованиях, так, например, сульфат гадолиния при размагничивании вблизи к абсолютному нулю температур позволяет снизить температуру до 0,0001 К. Наряду с сульфатом гадолиния для получения сверхнизких температур используют также и хлорид гадолиния.

Сверхпроводники

В качестве одного из базовых компонентов входит в состав сверхпроводящей керамики с общей формулой RE-123, где RE обозначает редкоземельные металлы . Полная формула высокотемпературной сверхпроводящей керамики на основе гадолиния — GdBa 2 Cu 3 O7-δ , сокращенно — GdBCO. Температура сверхпроводящего перехода — около 94 К. Является одним из наиболее передовых ВТСП-материалов.

Производство катодов электронных пушек

Гексаборид гадолиния применяется для изготовления катодов мощных электронных пушек и рентгеновских установок, ввиду самой маленькой работы выхода из всех боридов редких земель — его работа в 2,05 эВ сравнима с работой выхода щелочных металлов (калий, рубидий, цезий).

Ультрафиолетовый лазер

Использование ионов гадолиния для возбуждения лазерного излучения позволяет создать лазер, работающий в ближнем ультрафиолетовом диапазоне с длиной волны 310 нм.

Производство металлогидридов для хранения водорода

Сплав гадолиний-железо применяется как очень емкий аккумулятор водорода, и может быть применен для водородного автомобиля.

Использование гадолиния в медицине

Гадолиний-153 используется в качестве источника излучения в медицине для диагностики остеопороза. Хлорид гадолиния применяется для блокады клеток Купфера при лечении печени.

Контрастный препарат гадодиамид также содержит гадолиний. Контрастный препарат представляет раствор его водорастворимой соли, который вводится внутривенно и накапливается в областях с повышенным кровоснабжением (например, злокачественных опухолях). Из-за содержания редкоземельных элементов контрастное вещество относительно дорогое — цена одной дозы в 2010 году составляет 5000—10 000 рублей. Ряд МРТ-исследований неинформативен без контрастного усиления. Первое парамагнитное контрастное вещество было создано фирмой «Байер» в 1988 году

Хранение радиоактивных отходов

Сплав гадолиния и никеля применяется для изготовления контейнеров для захоронения радиоактивных отходов.

Гигантский магнитокалорический эффект

Сплав гадолиния, германия, кремния и небольшого количества железа (1 %) применяется для производства магнитных холодильников (на основе гигантского магнитокалорического эффекта)

Чистый гадолиний имеет максимальное значение магнитокалорического эффекта в точке Кюри (около 290 K) порядка 4,9 К при адиабатическом намагничивании полем 20 кЭ. Также особый интерес в последние годы привлекает к себе сплав гадолиний — тербий (монокристаллический).

Термоэлектрические материалы

Теллурид гадолиния может работать в мощном потоке нейтронов как очень хороший термоэлектрический материал (термо-э.д.с. 220—250 мкВ/К). Селенид гадолиния имеет отличные термоэлектрические свойства и весьма перспективный и применяемый материал в производстве радиоизотопных источников энергии.

Легирование титановых сплавов

Некоторое количество гадолиния постоянно расходуется для производства специальных титановых сплавов (повышает предел прочности и текучести при легировании уже около 5 % гадолинием).

Радиоизотопные источники энергии

Гадолиний-148 , испытывающий альфа-распад ( период полураспада 93 года), является безопасным и в то же время исключительно мощным источником тепла для радиоизотопных термоэлектрогенераторов .

Биологическая роль

Гадолиний является ингибитором механочувствительных ионных каналов, обратимо блокирует их в микромолярных концентрациях. Также он может блокировать и некоторые другие ионные каналы.

формула химического элемента Гадолиний Gadolinium

Химическая формула Гадолиния:

Атомы Гадолиний Gadolinium химических элементов

Атомы Gadolinium хим. элемента

Gadolinium Гадолиний ядро строение

Строение ядра химического элемента Gadolinium — Gd,

История открытия Гадолиний Gadolinium

Открытие элемента Gadolinium —

Гадолиний Gadolinium происхождение названия

Откуда произошло название Gadolinium …

Распространённость Гадолиний Gadolinium

Как любой хим. элемент имеет свою распространенность в природе, Gd …

Получение Гадолиний Gadolinium

Gadolinium — получение элемента

Физические свойства Гадолиний Gadolinium

Основные свойства Gadolinium

Изотопы Gadolinium Гадолиний

Наличие и определение изотопов Gadolinium

Gd свойства изотопов Гадолиний Gadolinium

Химические свойства Гадолиний Gadolinium

Определение химических свойств Gadolinium

Меры предосторожности Гадолиний Gadolinium

Внимание! Внимательно ознакомьтесь с мерами безопасности при работе с Gadolinium

Стоимость Гадолиний Gadolinium

Рыночная стоимость Gd, цена Гадолиний Gadolinium

Примечания

Список примечаний и ссылок на различные материалы про хим. элемент Gd