Gadolinium, element 64 i den periodiske tabel.
Lanthanid i den periodiske tabel er en stor familie, og deres kemiske egenskaber ligner meget hinanden, så det er vanskeligt at adskille dem. I 1789 opnåede den finske kemiker John Gadolin et metaloxid og opdagede den første sjældne jordoxid -Yttrium (III) oxidGennem analyse åbner opdagelseshistorien for sjældne jordelementer. I 1880 opdagede den svenske videnskabsmand Demeriak to nye elementer, hvoraf den ene senere blev bekræftet at væreSamarium, og den anden blev officielt identificeret som et nyt element, Gadolinium, efter at have været renset af den franske kemiker Debuwa Bodeland.
Gadoliniumelement stammer fra silicium beryllium gadoliniummalm, som er billig, blød i tekstur, god i duktilitet, magnetisk ved stuetemperatur og er et relativt aktivt sjældent jordelement. Det er relativt stabilt i tør luft, men mister sin glans i fugtigheden og danner løs og let løsrevet flager som hvide oxider. Når det brændes i luften, kan det generere hvide oxider. Gadolinium reagerer langsomt med vand og kan opløses i syre for at danne farveløse salte. Dens kemiske egenskaber ligner meget andet lanthanid, men dets optiske og magnetiske egenskaber er lidt forskellige. Gadolinium er paramagnetisme ved stuetemperatur og ferromagnetisk efter afkøling. Dens egenskaber kan bruges til at forbedre permanente magneter.
Ved hjælp af paramagnetismen af gadolinium er det producerede gadoliniummiddel blevet et godt kontrastmiddel for NMR. Selvundersøgelsen af nukleær magnetisk resonansafbildningsteknologi er iværksat, og der har været 6 Nobelpræmier relateret til den. Nukleær magnetisk resonans er hovedsageligt forårsaget af spinbevægelsen af atomkerner, og spinbevægelsen af forskellige atomkerner varierer. Baseret på de elektromagnetiske bølger, der udsendes ved forskellige dæmpninger i forskellige strukturelle miljøer, kan placeringen og typen af atomkerner, der udgør dette objekt, bestemmes, og det interne strukturelle billede af objektet kan tegnes. Under virkningen af et magnetfelt kommer signalet om nukleær magnetisk resonansafbildningsteknologi fra spin af visse atomkerner, såsom brintkerner i vand. Imidlertid opvarmes disse spin -dygtige kerner i RF -feltet med magnetisk resonans, svarende til en mikrobølgeovn, som typisk svækker signalet om magnetisk resonansafbildningsteknologi. Gadoliniumion har ikke kun et meget stærkt spin -magnetisk øjeblik, der hjælper spin fra atomkernen, forbedrer genkendelsessandsynligheden for sygt væv, men holder også mirakuløst cool. Imidlertid har gadolinium visse toksicitet, og i medicin bruges chelaterende ligander til at indkapsle gadoliniumioner for at forhindre dem i at komme ind i humant væv.
Gadolinium har en stærk magnetokalorisk effekt ved stuetemperatur, og dens temperatur varierer med intensiteten af magnetfeltet, der bringer en interessant anvendelse - magnetisk nedkøling. Under kølingsprocessen på grund af orienteringen af den magnetiske dipol opvarmes det magnetiske materiale under et bestemt eksternt magnetfelt. Når magnetfeltet fjernes og isoleres, falder materialetemperaturen. Denne form for magnetisk afkøling kan reducere brugen af kølemidler som Freon og afkøles hurtigt. På nuværende tidspunkt forsøger verden at udvikle anvendelsen af gadolinium og dens legeringer på dette felt og producere en lille og effektiv magnetisk køler. Under brug af gadolinium kan ultra-lave temperaturer opnås, så gadolinium er også kendt som det "koldeste metal i verden".
Gadoliniumisotoper GD-155 og GD-157 har den største termiske neutronabsorptionstværsnit blandt alle naturlige isotoper og kan bruge en lille mængde gadolinium til at kontrollere den normale drift af atomreaktorer. Således blev gadoliniumbaserede lysvandreaktorer og gadoliniumkontrolstang født, hvilket kan forbedre sikkerheden for atomreaktorer, mens de reducerer omkostningerne.
Gadolinium har også fremragende optiske egenskaber og kan bruges til at fremstille optiske isolatorer, svarende til dioder i kredsløb, også kendt som lysemitterende dioder. Denne type lysemitterende diode tillader ikke kun lys at passere i en retning, men blokerer også reflektionen af ekkoer i den optiske fiber, hvilket sikrer renheden af optisk signaltransmission og forbedrer transmissionseffektiviteten af lysbølger. Gadolinium Gallium Garnet er et af de bedste substratmaterialer til fremstilling af optiske isolatorer.
Posttid: Jul-06-2023