Gadolinio, elemento 64 da táboa periódica.
O lantánido na táboa periódica é unha familia numerosa e as súas propiedades químicas son moi similares entre si, polo que é difícil separalas. En 1789, o químico finlandés John Gadolin obtivo un óxido metálico e descubriu o primeiro óxido de terra rara -Óxido de ytrio (III)A través da análise, abrindo a historia do descubrimento de elementos da Terra rara. En 1880, o científico sueco Demeriak descubriu dous novos elementos, un dos cales foi confirmado despoisSamario, e o outro foi oficialmente identificado como un novo elemento, o gadolinio, despois de ser purificado polo químico francés Debuwa Bodeland.
O elemento de gadolinio ten a súa orixe no mineral de gadolinio de berilio de silicio, que é barato, suave de textura, bo en ductilidade, magnético a temperatura ambiente, e é un elemento de terra rara relativamente activo. É relativamente estable en aire seco, pero perde o brillo en humidade, formando un floco solto e facilmente despregado como os óxidos brancos. Cando se queima no aire, pode xerar óxidos brancos. O gadolinio reacciona lentamente coa auga e pode disolverse en ácido para formar sales incoloras. As súas propiedades químicas son moi similares a outros lantánidos, pero as súas propiedades ópticas e magnéticas son lixeiramente diferentes. O gadolinio é paramagnetismo a temperatura ambiente e ferromagnético despois do arrefriamento. As súas características pódense usar para mellorar os imáns permanentes.
Usando o paramagnetismo do gadolinio, o axente do gadolinio producido converteuse nun bo axente de contraste para a RMN. Iniciouse a propia investigación da tecnoloxía de imaxe de resonancia magnética nuclear e houbo 6 premios Nobel relacionados con ela. A resonancia magnética nuclear é causada principalmente polo movemento de xiro de núcleos atómicos, e o movemento de xiro de diferentes núcleos atómicos varía. A partir das ondas electromagnéticas emitidas por unha atenuación diferente en diferentes ambientes estruturais, pódese determinar a posición e o tipo de núcleos atómicos que forman este obxecto e pódese deseñar a imaxe estrutural interna do obxecto. Baixo a acción dun campo magnético, o sinal da tecnoloxía de imaxe de resonancia magnética nuclear provén do xiro de certos núcleos atómicos, como os núcleos de hidróxeno na auga. Non obstante, estes núcleos capaces de xirar quéntanse no campo RF de resonancia magnética, similar a un forno de microondas, que normalmente debilita o sinal da tecnoloxía de imaxe de resonancia magnética. O ión de gadolinio non só ten un momento magnético de xiro moi forte, o que axuda ao xiro do núcleo atómico, mellora a probabilidade de recoñecemento do tecido enfermo, senón que tamén se mantén milagrosamente. Non obstante, o gadolinio ten certa toxicidade e, na medicina, os ligandos quelantes úsanse para encapsular ións de gadolinio para evitar que entren nos tecidos humanos.
O gadolinio ten un forte efecto magócórico a temperatura ambiente e a súa temperatura varía coa intensidade do campo magnético, o que trae unha aplicación interesante - refrixeración magnética. Durante o proceso de refrixeración, debido á orientación do dipolo magnético, o material magnético quentarase baixo un certo campo magnético externo. Cando o campo magnético é eliminado e illado, a temperatura do material diminúe. Este tipo de refrixeración magnética pode reducir o uso de refrixerantes como Freon e arrefriarse rapidamente. Na actualidade, o mundo está intentando desenvolver a aplicación de gadolinio e as súas aliaxes neste campo e producir un refrixerador magnético pequeno e eficiente. Baixo o uso de gadolinio, pódense conseguir temperaturas ultra-baixas, polo que o gadolinio tamén é coñecido como o "metal máis frío do mundo".
Os isótopos de gadolinio GD-155 e GD-157 teñen a maior sección transversal de absorción de neutróns térmicos entre todos os isótopos naturais e pode usar unha pequena cantidade de gadolinio para controlar o funcionamento normal dos reactores nucleares. Así, naceron os reactores de auga lixeira baseados en gadolinio e a varilla de control do gadolinio, o que pode mellorar a seguridade dos reactores nucleares ao tempo que reduce os custos.
O gadolinio tamén ten excelentes propiedades ópticas e pódese usar para facer illantes ópticos, similares aos diodos en circuítos, tamén coñecidos como diodos emisores de luz. Este tipo de diodo emisor de luz non só permite que a luz pase nunha dirección, senón que bloquea o reflexo de ecos na fibra óptica, asegurando a pureza da transmisión do sinal óptico e mellorando a eficiencia de transmisión das ondas de luz. Gadolinium Gallium Garnet é un dos mellores materiais do substrato para facer illantes ópticos.
Tempo de publicación: xul-06-2023