Gadolinium, prvek 64 periodické tabulky.
Lanthanid v periodické tabulce je velká rodina a jejich chemické vlastnosti jsou navzájem velmi podobné, takže je obtížné je oddělit. V roce 1789 získal finský chemik John Gadolin oxid kovu a objevil první oxid vzácné země -Oxid yttrium (III)Prostřednictvím analýzy otevírá objevovací historie prvků vzácných zemin. V roce 1880 švédský vědec Demeriak objevil dva nové prvky, z nichž jeden byl později potvrzensamarium, a druhý byl oficiálně identifikován jako nový prvek, Gadolinium, poté, co byl očištěn francouzským chemikem Debuwou Bodeland.
Prvek Gadolinium pochází z křemíku berylium gadolinium rudy, která je levná, měkká textura, dobrá v tažnosti, magnetická při teplotě místnosti a je relativně aktivním prvkem vzácné zeminy. Je relativně stabilní v suchém vzduchu, ale ztrácí svůj lesk ve vlhkosti a vytváří volnou a snadno oddělenou vločku jako bílé oxidy. Při spálení ve vzduchu může generovat bílé oxidy. Gadolinium reaguje pomalu s vodou a může se rozpustit v kyselině a vytvořit bezbarvé soli. Jeho chemické vlastnosti jsou velmi podobné jinému lanthanidu, ale jeho optické a magnetické vlastnosti se mírně liší. Gadolinium je paramagnetismus při teplotě místnosti a feromagnetický po chlazení. Jeho vlastnosti lze použít ke zlepšení permanentních magnetů.
S použitím paramagnetismu gadolinia se vyrobené činidlo Gadolinium stalo dobrým kontrastním činidlem pro NMR. Byl zahájen samostatný výzkum technologie zobrazování jaderné magnetické rezonance a s ní bylo spojeno 6 Nobelových cen. Jaderná magnetická rezonance je způsobena hlavně spinovacím pohybem atomových jádra a pohyb různých atomových jádra se liší. Na základě elektromagnetických vln emitovaných různým útlumem v různých strukturálních prostředích lze stanovit polohu a typ atomových jádra, která tvoří tento objekt, a lze nakreslit vnitřní strukturální obraz objektu. Pod působením magnetického pole pochází signál zobrazovací technologie jaderné magnetické rezonance z rotace určitých atomových jádra, jako jsou vodíková jádra ve vodě. Tato rotační jádra jsou však zahřívána v RF pole magnetické rezonance, podobně jako mikrovlnná trouba, která obvykle oslabuje signál zobrazovací technologie magnetické rezonance. Gadolinium iont má nejen velmi silný magnetický okamžik spin, který pomáhá točení atomového jádra, zvyšuje pravděpodobnost rozpoznávání nemocné tkáně, ale také zázračně udržuje chladné. Gadolinium má však určitou toxicitu a v medicíně se chelating ligandy používají k zapouzdření iontů gadolinia, aby se zabránilo vstupu do lidských tkání.
Gadolinium má silný magnetokalorický účinek při teplotě místnosti a jeho teplota se mění s intenzitou magnetického pole, což přináší zajímavou aplikaci - magnetické chlazení. Během procesu chlazení se vzhledem k orientaci magnetického dipólu magnetický materiál zahřívá pod určitým vnějším magnetickým polem. Když je magnetické pole odstraněno a izolováno, teplota materiálu se snižuje. Tento druh magnetického chlazení může snížit používání chladiv, jako je Freon a rychle vychladnout. V současné době se svět pokouší vyvinout aplikaci gadolinia a jeho slitin v této oblasti a produkuje malý a efektivní magnetický chladič. Při použití gadolinia lze dosáhnout ultralehkých teplot, takže gadolinium je také známý jako „nejchladnější kov na světě“.
Gadolinium isotopy GD-155 a GD-157 mají největší průřez absorpce neutronů tepelných neutronů mezi všemi přírodními izotopy a mohou použít malé množství gadolinia k kontrole normálního provozu jaderných reaktorů. Narodily se tedy reaktory lehké vody na bázi gadolinia a kontrolní tyč Gadolinium, což může zlepšit bezpečnost jaderných reaktorů a zároveň snižovat náklady.
Gadolinium má také vynikající optické vlastnosti a lze je použít k výrobě optických izolátorů, podobně jako diody v obvodech, také známé jako diody emitující světlo. Tento typ diody emitující světla umožňuje nejen projít světlo v jednom směru, ale také blokuje odraz ozvěn v optickém vláknu, zajišťuje čistotu přenosu optického signálu a zlepšuje účinnost přenosu světelných vln. Gadolinium gallium granát je jedním z nejlepších substrátových materiálů pro výrobu optických izolátorů.
Čas příspěvku:-06-2023