Gadolinium, Element 64 der Periodenzüchter.
Lanthanid in der Periodenzüchter sind eine große Familie, und ihre chemischen Eigenschaften sind einander sehr ähnlich, daher ist es schwierig, sie zu trennen. 1789 erhielt der finnische Chemiker John Gadolin ein Metalloxid und entdeckte das erste Seltenerdoxid -Yttrium (III) OxidDurch die Analyse, die Entdeckungsgeschichte von Seltenerdelementen zu eröffnen. 1880 entdeckte der schwedische Wissenschaftler Demeriak zwei neue Elemente, von denen einer später bestätigt wurdeSamariumund der andere wurde offiziell als neues Element, Gadolinium, identifiziert, nachdem er von dem französischen Chemiker Debuwa Bodeland gereinigt worden war.
Das Gadoliniumelement stammt aus Silizium Beryllium Gadoliniumerz, das billig, weich in der Textur ist, gut in der Duktilität, bei Raumtemperatur magnetisch und ein relativ aktives Seltenerdelement. Es ist in trockener Luft relativ stabil, verliert aber seinen Glanz in der Luftfeuchtigkeit und bildet lose und leicht abgelöste Flocken wie weiße Oxide. Wenn es in Luft verbrannt wird, kann es weiße Oxide erzeugen. Gadolinium reagiert langsam mit Wasser und kann sich in Säure auflösen, um farblose Salze zu bilden. Seine chemischen Eigenschaften sind anderen Lanthanid sehr ähnlich, aber seine optischen und magnetischen Eigenschaften unterscheiden sich geringfügig. Gadolinium ist Paramagnetismus bei Raumtemperatur und ferromagnetisch nach dem Abkühlen. Seine Eigenschaften können verwendet werden, um die permanenten Magnete zu verbessern.
Unter Verwendung des Paramagnetismus von Gadolinium ist das produzierte Gadolinium -Mittel zu einem guten Kontrastmittel für NMR geworden. Die Selbstforschung der nuklearen Magnetresonanztechnologie wurde initiiert, und es gab 6 Nobelpreise damit. Die nukleare Magnetresonanz wird hauptsächlich durch die Spinbewegung von Atomkern verursacht, und die Spinbewegung verschiedener Atomkerne variiert. Basierend auf den elektromagnetischen Wellen, die durch unterschiedliche Abschwächung in verschiedenen strukturellen Umgebungen emittiert werden, kann die Position und Art der Atomkerne, aus denen dieses Objekt besteht, bestimmt werden, und das interne strukturelle Bild des Objekts kann gezeichnet werden. Unter der Wirkung eines Magnetfeldes erfolgt das Signal der nuklearen Magnetresonanztechnologie aus dem Spin bestimmter Atomkerne, wie z. B. Wasserstoffkerne im Wasser. Diese spin -fähigen Kerne werden jedoch im HF -Feld der Magnetresonanz erhitzt, ähnlich einem Mikrowellenofen, der das Signal der Magnetresonanztechnologie typischerweise schwächt. Gadoliniumion hat nicht nur einen sehr starken spinmagnetischen Moment, was dem Spin des Atomkerns hilft, die Erkennungswahrscheinlichkeit von krankem Gewebe, aber auch auf wundersame Weise kühl bleibt. Gadolinium hat jedoch eine gewisse Toxizität, und in der Medizin werden Chelat -Liganden verwendet, um Gadoliniumionen zu verkapulieren, um sie daran zu hindern, menschliche Gewebe zu betreten.
Gadolinium hat einen starken magnetokalorischen Effekt bei Raumtemperatur und seine Temperatur variiert mit der Intensität des Magnetfeldes, was eine interessante Anwendung erhöht - magnetische Kühlung. Während des Kühlprozesses erhitzt sich das magnetische Material aufgrund der Ausrichtung des magnetischen Dipols unter einem bestimmten externen Magnetfeld auf. Wenn das Magnetfeld entfernt und isoliert ist, nimmt die Materialtemperatur ab. Diese Art der magnetischen Kühlung kann die Verwendung von Kältemitteln wie Freon verringern und schnell abkühlen. Derzeit versucht die Welt, die Anwendung von Gadolinium und ihren Legierungen auf diesem Gebiet zu entwickeln und einen kleinen und effizienten magnetischen Kühler zu erzeugen. Unter Verwendung von Gadolinium können ultra-niedrige Temperaturen erreicht werden, sodass Gadolinium auch als "kältestes Metall der Welt" bekannt ist.
Gadoliniumisotope GD-155 und GD-157 haben den größten thermischen Neutronenabsorptionsquerschnitt zwischen allen natürlichen Isotopen und können eine kleine Menge Gadolinium verwenden, um den normalen Betrieb von Kernreaktoren zu kontrollieren. Daher wurden Lichtwasserreaktoren auf Gadoliniumbasis und Gadoliniumkontrollstab geboren, was die Sicherheit von Kernreaktoren verbessern und gleichzeitig die Kosten senkte.
Gadolinium hat auch hervorragende optische Eigenschaften und kann verwendet werden, um optische Isolatoren herzustellen, ähnlich wie bei Dioden in Schaltungen, die auch als lichtemittierende Dioden bezeichnet werden. Diese Art der lichtemittierenden Diode ermöglicht es nicht nur, in eine Richtung zu gelangen, sondern blockiert auch die Reflexion von Echos in der optischen Faser, wodurch die Reinheit der optischen Signalübertragung und die Verbesserung der Übertragungseffizienz von Lichtwellen sichergestellt wird. Gadolinium Gallium Granat ist eines der besten Substratmaterialien für die Herstellung optischer Isolatoren.
Postzeit: Jul-06-2023