Gadolinio, elemento 64 de la tabla periódica.
Los lantánidos de la tabla periódica son una gran familia y sus propiedades químicas son muy similares entre sí, por lo que es difícil separarlos. En 1789, el químico finlandés John Gadolin obtuvo un óxido metálico y descubrió el primer óxido de tierras raras:Óxido de itrio (III)a través del análisis, abriendo la historia del descubrimiento de elementos de tierras raras. En 1880, el científico sueco Demeriak descubrió dos nuevos elementos, de los cuales se confirmó más tarde que erasamario, y el otro fue identificado oficialmente como un nuevo elemento, el gadolinio, tras ser purificado por el químico francés Debuwa Bodeland.
El elemento gadolinio se origina a partir del mineral de silicio, berilio y gadolinio, que es barato, de textura suave, buena ductilidad, magnético a temperatura ambiente y es un elemento de tierras raras relativamente activo. Es relativamente estable en aire seco, pero pierde su brillo con la humedad, formando escamas sueltas y que se desprenden fácilmente como óxidos blancos. Cuando se quema en el aire, puede generar óxidos blancos. El gadolinio reacciona lentamente con el agua y puede disolverse en ácido para formar sales incoloras. Sus propiedades químicas son muy similares a las de otros lantánidos, pero sus propiedades ópticas y magnéticas son ligeramente diferentes. El gadolinio es paramagnetismo a temperatura ambiente y ferromagnético después de enfriar. Sus características se pueden utilizar para mejorar los imanes permanentes.
Utilizando el paramagnetismo del gadolinio, el agente de gadolinio producido se ha convertido en un buen agente de contraste para RMN. Se ha iniciado la autoinvestigación de la tecnología de imágenes por resonancia magnética nuclear y se han otorgado 6 premios Nobel relacionados con ella. La resonancia magnética nuclear es causada principalmente por el movimiento de espín de los núcleos atómicos, y el movimiento de espín de diferentes núcleos atómicos varía. A partir de las ondas electromagnéticas emitidas por diferentes atenuaciones en diferentes entornos estructurales, se puede determinar la posición y el tipo de núcleos atómicos que forman este objeto y se puede dibujar la imagen estructural interna del objeto. Bajo la acción de un campo magnético, la señal de la tecnología de imágenes por resonancia magnética nuclear proviene del espín de ciertos núcleos atómicos, como los núcleos de hidrógeno en el agua. Sin embargo, estos núcleos con capacidad de espín se calientan en el campo de RF de la resonancia magnética, similar a un horno de microondas, lo que normalmente debilita la señal de la tecnología de imágenes por resonancia magnética. El ion gadolinio no sólo tiene un momento magnético de espín muy fuerte, que favorece el giro del núcleo atómico, mejora la probabilidad de reconocer el tejido enfermo, sino que también lo mantiene milagrosamente fresco. Sin embargo, el gadolinio tiene cierta toxicidad y, en medicina, los ligandos quelantes se utilizan para encapsular los iones de gadolinio y evitar que ingresen a los tejidos humanos.
El gadolinio tiene un fuerte efecto magnetocalórico a temperatura ambiente y su temperatura varía con la intensidad del campo magnético, lo que plantea una aplicación interesante: la refrigeración magnética. Durante el proceso de refrigeración, debido a la orientación del dipolo magnético, el material magnético se calentará bajo un determinado campo magnético externo. Cuando se elimina y aísla el campo magnético, la temperatura del material disminuye. Este tipo de enfriamiento magnético puede reducir el uso de refrigerantes como el freón y enfriar rápidamente. Actualmente, el mundo está intentando desarrollar la aplicación del gadolinio y sus aleaciones en este campo, y producir un refrigerador magnético pequeño y eficiente. Con el uso de gadolinio se pueden alcanzar temperaturas ultrabajas, por lo que el gadolinio también es conocido como el "metal más frío del mundo".
Los isótopos de gadolinio Gd-155 y Gd-157 tienen la mayor sección transversal de absorción de neutrones térmicos entre todos los isótopos naturales y pueden utilizar una pequeña cantidad de gadolinio para controlar el funcionamiento normal de los reactores nucleares. Así nacieron los reactores de agua ligera a base de gadolinio y las barras de control de gadolinio, que pueden mejorar la seguridad de los reactores nucleares y al mismo tiempo reducir los costos.
El gadolinio también tiene excelentes propiedades ópticas y puede usarse para fabricar aisladores ópticos, similares a los diodos en circuitos, también conocidos como diodos emisores de luz. Este tipo de diodo emisor de luz no sólo permite que la luz pase en una dirección, sino que también bloquea el reflejo de los ecos en la fibra óptica, asegurando la pureza de la transmisión de la señal óptica y mejorando la eficiencia de transmisión de las ondas de luz. El granate de gadolinio y galio es uno de los mejores materiales de sustrato para fabricar aisladores ópticos.
Hora de publicación: 06-jul-2023