Gadolinijum, element 64 periodnog sistema.
Lantanidi u periodnom sistemu su velika porodica, a njihova hemijska svojstva su međusobno veoma slična, pa ih je teško razdvojiti. 1789. godine, finski hemičar John Gadolin je dobio metalni oksid i otkrio prvi oksid rijetke zemlje -Itrijum(III) oksidkroz analizu, otvarajući istoriju otkrića rijetkih zemljanih elemenata. 1880. švedski naučnik Demeriak otkrio je dva nova elementa, od kojih je kasnije potvrđeno da je jedansamarijum, a drugi je službeno identificiran kao novi element, gadolinij, nakon što ga je pročistio francuski hemičar Debuwa Bodeland.
Element gadolinijuma potiče od rude silicijum berilijum gadolinijuma, koja je jeftina, mekane teksture, dobre duktilnosti, magnetna na sobnoj temperaturi i relativno je aktivan element retkih zemalja. Relativno je stabilan na suhom zraku, ali gubi sjaj u vlazi, stvarajući labave i lako odvojive ljuspice poput bijelih oksida. Kada sagorijeva na zraku, može stvoriti bijele okside. Gadolinijum sporo reaguje sa vodom i može se rastvoriti u kiselini i formirati bezbojne soli. Njegova hemijska svojstva su vrlo slična drugim lantanidima, ali su mu optička i magnetska svojstva malo drugačija. Gadolinijum je paramagnetizam na sobnoj temperaturi i feromagnetski nakon hlađenja. Njegove karakteristike se mogu koristiti za poboljšanje trajnih magneta.
Koristeći paramagnetizam gadolinija, proizvedeni agens gadolinijuma postao je dobar kontrastni agens za NMR. Pokrenuto je samoistraživanje tehnologije nuklearne magnetne rezonancije, a vezano je za 6 Nobelovih nagrada. Nuklearna magnetna rezonanca je uglavnom uzrokovana spinskim kretanjem atomskih jezgara, a spinsko kretanje različitih atomskih jezgara varira. Na osnovu elektromagnetnih talasa koje emituje različito slabljenje u različitim strukturnim okruženjima, može se odrediti položaj i vrsta atomskih jezgara koje čine ovaj objekat i nacrtati unutrašnju strukturnu sliku objekta. Pod djelovanjem magnetskog polja, signal tehnologije nuklearne magnetne rezonancije dolazi od spina određenih atomskih jezgri, kao što su jezgra vodika u vodi. Međutim, ove jezgre sposobne za okretanje se zagrijavaju u RF polju magnetne rezonance, slično mikrovalnoj pećnici, što obično slabi signal tehnologije magnetne rezonancije. Gadolinijev jon ne samo da ima vrlo jak Spin magnetni moment, koji pomaže okretanje atomskog jezgra, poboljšava vjerovatnoću prepoznavanja oboljelog tkiva, već i čudesno održava hladnoću. Međutim, gadolinij ima određenu toksičnost, a u medicini se kelirajući ligandi koriste za kapsuliranje gadolinijumovih jona kako bi se spriječilo da uđu u ljudska tkiva.
Gadolinijum na sobnoj temperaturi ima jako magnetno kaloričko dejstvo, a njegova temperatura varira sa intenzitetom magnetnog polja, što donosi zanimljivu primenu - magnetno hlađenje. Tokom procesa hlađenja, zbog orijentacije magnetnog dipola, magnetni materijal će se zagrijati pod određenim vanjskim magnetskim poljem. Kada se magnetsko polje ukloni i izoluje, temperatura materijala se smanjuje. Ova vrsta magnetnog hlađenja može smanjiti upotrebu rashladnih sredstava kao što je freon i brzo se ohladiti. Trenutno se u svijetu pokušava razviti primjena gadolinijuma i njegovih legura u ovoj oblasti, te proizvesti mali i efikasan magnetni hladnjak. Upotrebom gadolinijuma mogu se postići ultra niske temperature, pa je gadolinijum poznat i kao "najhladniji metal na svetu".
Izotopi gadolinija Gd-155 i Gd-157 imaju najveći presjek apsorpcije toplinskih neutrona među svim prirodnim izotopima i mogu koristiti malu količinu gadolinija za kontrolu normalnog rada nuklearnih reaktora. Tako su rođeni reaktori na bazi lake vode na bazi gadolinija i kontrolna šipka gadolinijuma, koji mogu poboljšati sigurnost nuklearnih reaktora uz smanjenje troškova.
Gadolinijum takođe ima odlična optička svojstva i može se koristiti za izradu optičkih izolatora, sličnih diodama u kolima, takođe poznatim kao svetleće diode. Ova vrsta diode koja emituje svjetlost ne samo da dozvoljava svjetlosti da prolazi u jednom smjeru, već i blokira refleksiju odjeka u optičkom vlaknu, osiguravajući čistoću prijenosa optičkog signala i poboljšavajući efikasnost prijenosa svjetlosnih valova. Gadolinijum galijev granat je jedan od najboljih materijala za izradu optičkih izolatora.
Vrijeme objave: Jul-06-2023