Gadoliinium, perioodilise tabeli element 64.
Lanthaniid perioodilises tabelis on suur perekond ja nende keemilised omadused on üksteisega väga sarnased, nii et neid on keeruline eraldada. Aastal 1789 hankis Soome keemik John Gadolin metalloksiidi ja avastas esimese haruldase muinasjuhtimise -Yttrium (iii) oksiidAnalüüsi kaudu avades haruldaste muldmetallide elementide avastusajaloo. 1880. aastal avastas Rootsi teadlane Demeriak kaks uut elementi, millest üks hiljem kinnitatisamariumja teine peeti ametlikult uueks elemendiks Gadoliinium pärast Prantsuse keemiku Debuwa Bodelandi puhastamist.
Gadoliiniumielement pärineb Silicon beryllium gadoliiniummaagist, mis on odav, pehme tekstuuriga, hästi elastsus, toatemperatuuril magnetiline ja on suhteliselt aktiivne haruldaste muldmetallide element. See on kuivas õhus suhteliselt stabiilne, kuid kaotab oma läige õhuniiskuses, moodustades lahtised ja hõlpsasti eraldatud helbed nagu valged oksiidid. Õhus põlemisel võib see tekitada valgeid oksiide. Gadoliinium reageerib veega aeglaselt ja võib happeliselt lahustuda, moodustades värvitu soola. Selle keemilised omadused on väga sarnased teiste lantaniidiga, kuid selle optilised ja magnetilised omadused on pisut erinevad. Gadoliinium on paramagnetism toatemperatuuril ja pärast jahutamist ferromagnetiline. Selle omadusi saab kasutada püsimagnetite parandamiseks.
Gadoliiniumi paramagnetismi kasutades on toodetud gadoliiniumi ainest saanud NMR -i heaks kontrastaineks. On algatatud tuuma magnetresonantstomograafia tehnoloogia isetehnoloogia ja sellega on seotud 6 Nobeli preemiat. Tuuma magnetresonantsi põhjustab peamiselt aatomituumade spinni liikumine ja erinevate aatomituumade spin -liikumine varieerub. Erineva sumbumise tõttu erinevates struktuurikeskkondades eralduvate elektromagnetiliste lainete põhjal saab kindlaks määrata aatomituumade positsiooni ja tüübi ja objekti sisemise struktuurilise pildi saab joonistada. Magnetvälja toimel pärineb tuuma magnetresonantstomograafiatehnoloogia signaal teatud aatomituumade, näiteks vesiniku tuumade vees. Neid spinni võimekaid tuumasid kuumutatakse aga magnetresonantsi raadiosagedusväljal, sarnaselt mikrolaineahjuga, mis tavaliselt nõrgendab magnetresonantstomograafiatehnoloogia signaali. Gadoliiniumi ioonil pole mitte ainult väga tugev spinni magnetiline hetk, mis aitab aatomituuma keerutada, parandab haige koe tuvastamise tõenäosust, vaid ka imekombel jahedana. Gadoliiniumil on siiski teatav toksilisus ja meditsiinis kasutatakse Gadoliiniumi ioonide kapseldamiseks kelaatvaid ligande, et vältida nende sisenemist inimkudedesse.
Gadoliiniumil on toatemperatuuril tugev magnetokaloriline toime ja selle temperatuur varieerub sõltuvalt magnetvälja intensiivsusest, mis toob esile huvitava rakenduse - magnetilise jahutuse. Külmutusprotsessi ajal soojeneb magnetilise dipoolse orientatsiooni tõttu magnetiline materjal teatud välise magnetvälja all. Kui magnetväli eemaldatakse ja isoleeritakse, väheneb materjali temperatuur. Selline magnetiline jahutamine võib vähendada selliste külmutusagentide kasutamist, näiteks Freon ja jahtuda kiiresti. Praegu üritab maailm arendada Gadoliiniumi ja selle sulamite kasutamist selles valdkonnas ning toota väikest ja tõhusat magnetilist jahutit. Gadoliiniumi kasutamisel on võimalik saavutada ülimadalate temperatuure, seega on Gadoliinium tuntud ka kui "maailma külmeim metall".
Gadoliinium isotoopidel GD-155 ja GD-157 on kõigi looduslike isotoopide seas suurim termilise neutroni neeldumise ristlõige ning tuumareaktorite normaalse toimimise kontrollimiseks võivad nad kasutada väikest kogust gadoliiniumi. Seega sündisid gadoliiniumil põhinevad kergveereaktorid ja gadoliiniumi kontrollvarras, mis võib parandada tuumareaktorite ohutust, vähendades samal ajal kulusid.
Gadoliiniumil on ka suurepärased optilised omadused ja seda saab kasutada optiliste isolaatori valmistamiseks, sarnaselt vooluringides olevate dioodidega, tuntud ka kui valgust kiirgavaid dioode. Seda tüüpi valgust kiirgav diood ei võimalda mitte ainult valgust ühes suunas, vaid blokeerib ka optilise kiu kaja peegelduse, tagades optilise signaali ülekande puhtuse ja parandades valguselainete ülekande efektiivsust. Gadoliinium gallium granaat on üks parimaid substraadimaterjale optiliste isolaatorite valmistamiseks.
Postiaeg: juuli-06-2023