Gadolinium, élément 64 du tableau périodique.
Le lanthanure dans le tableau périodique est une grande famille, et leurs propriétés chimiques sont très similaires les unes aux autres, il est donc difficile de les séparer. En 1789, le chimiste finlandais John Gadolin a obtenu un oxyde métallique et a découvert le premier oxyde de terre rare -Yttrium (iii) oxydeGrâce à l'analyse, ouvrant l'histoire de la découverte des éléments de terres rares. En 1880, le scientifique suédois Demeriak a découvert deux nouveaux éléments, dont l'un a ensuite été confirmésamarium, et l'autre a été officiellement identifié comme un nouvel élément, le gadolinium, après avoir été purifié par le chimiste français Debuwa Bodeland.
L'élément de gadolinium provient du minerai de gadolinium au béryllium de silicium, qui est bon marché, doux en texture, bon dans la ductilité, magnétique à température ambiante et est un élément de terres rares relativement actif. Il est relativement stable dans l'air sec, mais perd son éclat d'humidité, formant un flocon lâche et facilement détaché comme des oxydes blancs. Lorsqu'il est brûlé dans l'air, il peut générer des oxydes blancs. Le gadolinium réagit lentement avec de l'eau et peut se dissoudre dans l'acide pour former des sels incolores. Ses propriétés chimiques sont très similaires à d'autres lanthanures, mais ses propriétés optiques et magnétiques sont légèrement différentes. Le gadolinium est paramagnétisme à température ambiante et ferromagnétique après refroidissement. Ses caractéristiques peuvent être utilisées pour améliorer les aimants permanents.
En utilisant le paramagnétisme du gadolinium, l'agent de gadolinium produit est devenu un bon agent de contraste pour la RMN. L'auto-recherche de la technologie d'imagerie par résonance magnétique nucléaire a été lancée, et il y a eu 6 prix Nobel qui y sont liés. La résonance magnétique nucléaire est principalement causée par le mouvement de spin des noyaux atomiques, et le mouvement de spin de différents noyaux atomiques varie. Sur la base des ondes électromagnétiques émises par une atténuation différente dans différents environnements structurels, la position et le type de noyaux atomiques qui composent cet objet peuvent être déterminés et l'image structurelle interne de l'objet peut être dessinée. Sous l'action d'un champ magnétique, le signal de la technologie d'imagerie par résonance magnétique nucléaire provient du rotation de certains noyaux atomiques, tels que les noyaux d'hydrogène dans l'eau. Cependant, ces noyaux capables de spin sont chauffés dans le champ RF de la résonance magnétique, similaire à un four à micro-ondes, ce qui affaiblit généralement le signal de la technologie d'imagerie par résonance magnétique. L'ion gadolinium a non seulement un moment magnétique de spin très fort, qui aide le rotation du noyau atomique, améliore la probabilité de reconnaissance de tissu malade, mais se tient également miraculeusement au frais. Cependant, le gadolinium a une certaine toxicité, et en médecine, les ligands chélateurs sont utilisés pour encapsuler les ions gadolinium pour les empêcher d'entrer dans les tissus humains.
Le gadolinium a un fort effet magnétocalorique à température ambiante, et sa température varie avec l'intensité du champ magnétique, ce qui soulève une réfrigération magnétique d'application intéressante. Pendant le processus de réfrigération, en raison de l'orientation du dipôle magnétique, le matériau magnétique se réchauffera sous un certain champ magnétique externe. Lorsque le champ magnétique est retiré et isolé, la température du matériau diminue. Ce type de refroidissement magnétique peut réduire l'utilisation de réfrigérants tels que le freon et refroidir rapidement. À l'heure actuelle, le monde essaie de développer l'application du gadolinium et de ses alliages dans ce domaine, et de produire un petit et efficace refroidisseur magnétique. Sous l'utilisation de gadolinium, des températures ultra-bas peuvent être atteintes, donc le gadolinium est également connu sous le nom de "métal le plus froid du monde".
Les isotopes de gadolinium GD-155 et GD-157 ont la plus grande section d'absorption thermique de neutrons parmi tous les isotopes naturels et peuvent utiliser une petite quantité de gadolinium pour contrôler le fonctionnement normal des réacteurs nucléaires. Ainsi, les réacteurs à eau légère à base de gadolinium et la tige de contrôle du gadolinium sont nés, ce qui peut améliorer la sécurité des réacteurs nucléaires tout en réduisant les coûts.
Le gadolinium a également d'excellentes propriétés optiques et peut être utilisée pour fabriquer des isolateurs optiques, similaires aux diodes dans les circuits, également appelés diodes électroluminescentes. Ce type de diode émettrice de lumière permet non seulement à la lumière de passer dans une direction, mais bloque également la réflexion des échos dans la fibre optique, assurant la pureté de la transmission optique du signal et améliorant l'efficacité de transmission des ondes légères. Le garnet gadolinium gallium est l'un des meilleurs matériaux de substrat pour fabriquer des isolateurs optiques.
Heure du poste: juil-06-2023