Гадаліній, элемент 64 перыядычнай сістэмы.
Лантаніды ў перыядычнай сістэме складаюць вялікае сямейства, і іх хімічныя ўласцівасці вельмі падобныя адзін на аднаго, таму іх цяжка раздзяліць. У 1789 годзе фінскі хімік Джон Гадолін атрымаў аксід металу і адкрыў першы рэдказямельны аксід -Аксід ітрыю(III).праз аналіз, адкрыццё гісторыі адкрыцця рэдказямельных элементаў. У 1880 г. шведскі вучоны Дэмер'як адкрыў два новыя элементы, адзін з якіх пазней быў пацверджанысамарый, а другі быў афіцыйна ідэнтыфікаваны як новы элемент, гадоліній, пасля ачысткі французскім хімікам Дэбува Бодэландам.
Элемент гадаліній паходзіць з крэмніева-берыліевай гадолініевай руды, якая з'яўляецца таннай, мяккай тэкстурай, добрай пластычнасцю, магнітнай пры пакаёвай тэмпературы і з'яўляецца адносна актыўным рэдказямельным элементам. Ён адносна стабільны ў сухім паветры, але губляе свой бляск пры вільготнасці, утвараючы друзлыя і лёгка адлучаюцца шматкі, падобныя на белыя аксіды. Пры гарэнні на паветры ён можа ўтвараць белыя аксіды. Гадаліній павольна рэагуе з вадой і можа растварацца ў кіслаце з адукацыяй бескаляровых соляў. Яго хімічныя ўласцівасці вельмі падобныя на іншыя лантаніды, але яго аптычныя і магнітныя ўласцівасці трохі адрозніваюцца. Гадаліній з'яўляецца парамагнетызмам пры пакаёвай тэмпературы і ферамагнітным пасля астуджэння. Яго характарыстыкі могуць быць выкарыстаны для паляпшэння пастаянных магнітаў.
Выкарыстоўваючы парамагнетызм гадалінію, выраблены гадалініевы агент стаў добрым кантрасным рэчывам для ЯМР. Былі пачаты самадаследаванні тэхналогіі ядзерна-магнітнага рэзанансу, і за гэта было прысуджана 6 Нобелеўскіх прэмій. Ядзерны магнітны рэзананс у асноўным выкліканы спінавым рухам атамных ядраў, і спінавы рух розных атамных ядраў адрозніваецца. На аснове электрамагнітных хваль, выпраменьваных розным згасаннем у розных структурных асяроддзях, можна вызначыць становішча і тып атамных ядраў, якія ўваходзяць у склад гэтага аб'екта, і намаляваць унутраны структурны вобраз аб'екта. Пад дзеяннем магнітнага поля сігнал тэхналогіі ядзерна-магнітнага рэзанансу паходзіць ад спіна пэўных атамных ядраў, напрыклад, ядраў вадароду ў вадзе. Аднак гэтыя здольныя да кручэння ядры награваюцца ў радыёчастотным полі магнітнага рэзанансу, падобна мікрахвалевай печы, што звычайна аслабляе сігнал тэхналогіі магнітна-рэзананснай тамаграфіі. Іён гадоліній не толькі мае вельмі моцны спінавы магнітны момант, які спрыяе кручэнню атамнага ядра, паляпшае верагоднасць распазнання хворай тканіны, але і цудоўным чынам захоўвае прахалоду. Аднак гадаліній валодае пэўнай таксічнасцю, і ў медыцыне хелатирующие лиганды выкарыстоўваюцца для інкапсуляцыі іёнаў гадоліній, каб прадухіліць іх трапленне ў тканіны чалавека.
Гадаліній валодае моцным магнітакаларычным эфектам пры пакаёвай тэмпературы, і яго тэмпература змяняецца ў залежнасці ад інтэнсіўнасці магнітнага поля, што выклікае цікавае прымяненне - магнітнае астуджэнне. У працэсе астуджэння з-за арыентацыі магнітнага дыполя магнітны матэрыял будзе награвацца пад пэўным знешнім магнітным полем. Калі магнітнае поле выдаляецца і ізалюецца, тэмпература матэрыялу зніжаецца. Такі від магнітнага астуджэння можа паменшыць выкарыстанне такіх хладагентаў, як фрэон, і хутка астыць. У цяперашні час у свеце спрабуюць распрацаваць прымяненне гадалінію і яго сплаваў у гэтай галіне і вырабіць невялікі і эфектыўны магнітны ахаладжальнік. Пры выкарыстанні гадаліній могуць быць дасягнуты звышнізкія тэмпературы, таму гадаліній таксама вядомы як "самы халодны метал у свеце".
Ізатопы гадалінію Gd-155 і Gd-157 маюць самае вялікае сячэнне паглынання цеплавых нейтронаў сярод усіх прыродных ізатопаў і могуць выкарыстоўваць невялікую колькасць гадалінію для кантролю нармальнай працы ядзерных рэактараў. Так з'явіліся лёгкаводныя рэактары на аснове гадолінію і стрыжань кіравання гадалініем, якія могуць павысіць бяспеку ядзерных рэактараў пры адначасовым зніжэнні выдаткаў.
Гадаліній таксама валодае выдатнымі аптычнымі ўласцівасцямі і можа выкарыстоўвацца для вырабу аптычных ізалятараў, падобных да дыёдаў у схемах, таксама вядомых як святловыпрамяняльныя дыёды. Гэты тып святлодыёда не толькі дазваляе святлу праходзіць у адным кірунку, але і блакуе адлюстраванне рэха ў аптычным валакне, забяспечваючы чысціню перадачы аптычнага сігналу і паляпшаючы эфектыўнасць перадачы светлавых хваль. Гадалініевы галіевы гранат - адзін з лепшых матэрыялаў падкладкі для вырабу аптычных ізалятараў.
Час публікацыі: 6 ліпеня 2023 г