Gadolini, element 64 de la taula periòdica.
Els lantànids de la taula periòdica són una gran família i les seves propietats químiques són molt semblants entre elles, per la qual cosa és difícil separar-los. El 1789, el químic finlandès John Gadolin va obtenir un òxid metàl·lic i va descobrir el primer òxid de terres rares:Òxid d'itri (III).mitjançant l'anàlisi, obrint la història del descobriment d'elements de terres rares. El 1880, el científic suec Demeriak va descobrir dos nous elements, un dels quals es va confirmar més tard que erasamari, i l'altre va ser identificat oficialment com un nou element, el gadolini, després de ser purificat pel químic francès Debuwa Bodeland.
L'element gadolini prové del mineral de silici, beril·li, gadolini, que és barat, de textura suau, bona ductilitat, magnètic a temperatura ambient i és un element de terres rares relativament actiu. És relativament estable a l'aire sec, però perd la seva brillantor a la humitat, formant escates soltes i que es desprenen fàcilment com òxids blancs. Quan es crema a l'aire, pot generar òxids blancs. El gadolini reacciona lentament amb l'aigua i es pot dissoldre en àcid per formar sals incolores. Les seves propietats químiques són molt semblants a altres lantànids, però les seves propietats òptiques i magnètiques són lleugerament diferents. El gadolini és paramagnetisme a temperatura ambient i ferromagnètic després del refredament. Les seves característiques es poden utilitzar per millorar els imants permanents.
Utilitzant el paramagnetisme del gadolini, l'agent de gadolini produït s'ha convertit en un bon agent de contrast per a la RMN. S'ha iniciat l'autoinvestigació de la tecnologia d'imatge de ressonància magnètica nuclear i hi ha hagut 6 premis Nobel relacionats. La ressonància magnètica nuclear és causada principalment pel moviment de spin dels nuclis atòmics, i el moviment de spin dels diferents nuclis atòmics varia. A partir de les ones electromagnètiques emeses per diferents atenuacions en diferents entorns estructurals, es pot determinar la posició i el tipus de nuclis atòmics que componen aquest objecte, i es pot dibuixar la imatge estructural interna de l'objecte. Sota l'acció d'un camp magnètic, el senyal de la tecnologia d'imatge de ressonància magnètica nuclear prové del gir de certs nuclis atòmics, com els nuclis d'hidrogen a l'aigua. Tanmateix, aquests nuclis capaços de girar s'escalfen al camp de RF de ressonància magnètica, similar a un forn de microones, que normalment debilita el senyal de la tecnologia d'imatge de ressonància magnètica. L'ió gadolini no només té un moment magnètic Spin molt fort, que ajuda a la rotació del nucli atòmic, millora la probabilitat de reconeixement del teixit malalt, sinó que també es manté miraculosament fresc. Tanmateix, el gadolini té una certa toxicitat i, en medicina, s'utilitzen lligands quelants per encapsular ions de gadolini per evitar que entrin als teixits humans.
El gadolini té un fort efecte magnetocalòric a temperatura ambient i la seva temperatura varia amb la intensitat del camp magnètic, la qual cosa planteja una aplicació interessant: la refrigeració magnètica. Durant el procés de refrigeració, a causa de l'orientació del dipol magnètic, el material magnètic s'escalfarà sota un determinat camp magnètic extern. Quan el camp magnètic s'elimina i s'aïlla, la temperatura del material disminueix. Aquest tipus de refrigeració magnètica pot reduir l'ús de refrigerants com el freó i refredar-se ràpidament. Actualment, el món està intentant desenvolupar l'aplicació del gadolini i els seus aliatges en aquest camp, i produir un refrigerador magnètic petit i eficient. Amb l'ús de gadolini, es poden aconseguir temperatures molt baixes, de manera que el gadolini també és conegut com el "metall més fred del món".
Els isòtops de gadolini Gd-155 i Gd-157 tenen la secció transversal d'absorció de neutrons tèrmica més gran entre tots els isòtops naturals i poden utilitzar una petita quantitat de gadolini per controlar el funcionament normal dels reactors nuclears. Així, van néixer els reactors d'aigua lleugera a base de gadolini i la barra de control de gadolini, que poden millorar la seguretat dels reactors nuclears alhora que redueixen els costos.
El gadolini també té excel·lents propietats òptiques i es pot utilitzar per fer aïlladors òptics, similars als díodes dels circuits, també coneguts com a díodes emissors de llum. Aquest tipus de díode emissor de llum no només permet que la llum passi en una direcció, sinó que també bloqueja la reflexió dels ecos a la fibra òptica, assegurant la puresa de la transmissió del senyal òptic i millorant l'eficiència de transmissió de les ones de llum. El granat de gadolini gal·li és un dels millors materials de substrat per fer aïllants òptics.
Hora de publicació: Jul-06-2023