Gadolinijum, Element 64 periodične tablice.
Lantanid u periodičnom stolu su velika obitelj, a njihova kemijska svojstva vrlo su slična jedna drugoj, pa ih je teško razdvojiti. 1789. finski kemičar John Gadolin dobio je metalni oksid i otkrio prvi rijetki oksid Zemlje -Ytrium (iii) oksidAnalizom, otvaranjem povijesti otkrića rijetkih zemaljskih elemenata. 1880. švedski znanstvenik Demeriak otkrio je dva nova elementa, od kojih je jedan kasnije potvrđensamarijum, a drugi je službeno identificiran kao novi element, Gadolinium, nakon što ga je pročistio francuski kemičar Debuwa Bodeland.
Element gadolinija potječe iz rude silicija berilij gadolinium, koja je jeftina, mekana tekstura, dobra u duktilnosti, magnetska na sobnoj temperaturi i relativno je aktivan element rijetke zemlje. Relativno je stabilan u suhom zraku, ali gubi sjaj u vlažnosti, formirajući labavu i lako odvojenu pahuljicu poput bijelih oksida. Kad se izgori u zraku, može stvoriti bijele okside. Gadolinij reagira polako s vodom i može se otopiti u kiselini kako bi formirao bezbojne soli. Njegova kemijska svojstva vrlo su slična drugim lantanidom, ali njegova optička i magnetska svojstva su malo drugačija. Gadolinium je paramagnetizam na sobnoj temperaturi i feromagnetski nakon hlađenja. Njegove karakteristike mogu se koristiti za poboljšanje trajnih magneta.
Koristeći paramagnetizam Gadolinium, proizvedeno sredstvo Gadoliniuma postalo je dobro kontrastno sredstvo za NMR. Samo istraživanje tehnologije nuklearne magnetske rezonancije pokrenuto je i bilo je povezanih 6 Nobelovih nagrada. Nuklearna magnetska rezonanca uglavnom je uzrokovana spin gibanjem atomskih jezgara, a spin gibanje različitih atomskih jezgara varira. Na temelju elektromagnetskih valova koji se emitiraju različitim prigušivanjem u različitim strukturnim okruženjima, može se odrediti položaj i vrsta atomskih jezgara koji čine ovaj objekt, a može se nacrtati unutarnja strukturna slika objekta. Pod djelovanjem magnetskog polja, signal nuklearne magnetske rezonancije tehnologije dolazi iz okretanja određenih atomskih jezgara, poput vodikovih jezgara u vodi. Međutim, ove jezgre sposobne spin zagrijavaju se u RF polju magnetske rezonancije, slično mikrovalnoj pećnici, koja obično slabi signal tehnologije magnetske rezonancije. Gadolinijev ion ne samo da ima vrlo jak magnetski trenutak spin, koji pomaže u vrtnju atomskog jezgara, poboljšava vjerojatnost prepoznavanja bolesnog tkiva, ali i čudesno se hladi. Međutim, Gadolinium ima određenu toksičnost, a u medicini se helacijski ligandi koriste za kapsuliranje gadolinijevih iona kako bi se spriječilo da uđu u ljudska tkiva.
Gadolinium ima snažan magnetokalorski učinak na sobnoj temperaturi, a njegova temperatura varira od intenziteta magnetskog polja, što donosi zanimljivu primjenu - magnetsko hlađenje. Tijekom procesa hlađenja, zbog orijentacije magnetskog dipola, magnetski će se materijal zagrijati u određenom vanjskom magnetskom polje. Kad se magnetsko polje ukloni i izolira, temperatura materijala se smanjuje. Ova vrsta magnetskog hlađenja može smanjiti upotrebu rashladnih sredstava poput freona i brzo se ohladiti. Trenutno svijet pokušava razviti primjenu gadolinija i njegovih legura na ovom polju, te proizvodi mali i učinkovit magnetski hladnjak. Pod upotrebom gadolinija mogu se postići ultra-niske temperature, pa je gadolinium poznat i kao "najhladniji metal na svijetu".
Gadolinium Isotopes GD-155 i GD-157 imaju najveći presjek termičkog neutronskog apsorpcije među svim prirodnim izotopima, a mogu koristiti malu količinu gadolinija za kontrolu normalnog rada nuklearnih reaktora. Tako su rođeni reaktori svjetlosne vode na bazi gadolinija i kontrolni štap gadolinija, koji mogu poboljšati sigurnost nuklearnih reaktora uz smanjenje troškova.
Gadolinium također ima izvrsna optička svojstva i može se koristiti za izradu optičkih izolatora, slično diodama u krugovima, poznatim i kao diodama koje emitiraju svjetlost. Ova vrsta diode koja emitira svjetlost ne samo da svjetlost prolazi u jednom smjeru, već i blokira odraz odjeka u optičkim vlaknima, osiguravajući čistoću prijenosa optičkog signala i poboljšavajući učinkovitost prijenosa svjetlosnih valova. Gadolinium Galline Garnet jedan je od najboljih materijala za izradu optičkih izolatora.
Post Vrijeme: Jul-06-2023