Gadolínium, a periódusos rendszer 64. eleme.
A periódusos rendszerben szereplő lantanidok nagy családot alkotnak, kémiai tulajdonságaik nagyon hasonlóak egymáshoz, ezért nehéz elkülöníteni őket. 1789-ben John Gadolin finn vegyész fém-oxidot szerzett, és felfedezte az első ritkaföldfém-oxidot.ittrium(III)-oxidelemzésen keresztül, megnyitva a ritkaföldfémek felfedezésének történetét. 1880-ban Demeriak svéd tudós két új elemet fedezett fel, amelyek közül az egyiket később megerősítettékszamárium, a másikat pedig hivatalosan új elemként, a gadolíniumként azonosították, miután Debuwa Bodeland francia kémikus megtisztította.
A gadolinium elem a szilícium-berillium-gadolínium ércből származik, amely olcsó, lágy szerkezetű, jó duktilitású, szobahőmérsékleten mágneses, és viszonylag aktív ritkaföldfém elem. Száraz levegőn viszonylag stabil, de nedvességben elveszti fényét, laza és könnyen leváló pelyheket képez, mint a fehér oxidok. Levegőn elégetve fehér oxidokat képezhet. A gadolinium lassan reagál vízzel, és savban feloldódva színtelen sókat képezhet. Kémiai tulajdonságai nagyon hasonlóak a többi Lantanidhoz, de optikai és mágneses tulajdonságai kissé eltérnek. A gadolinium szobahőmérsékleten paramágneses, lehűlés után ferromágneses. Jellemzői felhasználhatók az állandó mágnesek javítására.
A gadolínium paramágnesességét felhasználva az előállított gadolínium jó kontrasztanyag lett az NMR számára. Megindult a mágneses magrezonancia képalkotás önkutatása, melyhez 6 Nobel-díj is kapcsolódik. A mágneses magrezonanciát elsősorban az atommagok spinmozgása okozza, és a különböző atommagok spinmozgása változó. A különböző szerkezeti környezetekben eltérő csillapítással kibocsátott elektromágneses hullámok alapján meghatározható az ezt a tárgyat alkotó atommagok helyzete, típusa, megrajzolható a tárgy belső szerkezeti képe. Mágneses tér hatására a mágneses magrezonancia képalkotási technológia jele bizonyos atommagok, például vízben lévő hidrogénmagok spinéből származik. Ezeket a spin képes magokat azonban a mikrohullámú sütőhöz hasonlóan a mágneses rezonancia RF mezőjében melegítik, ami jellemzően gyengíti a mágneses rezonancia képalkotás jelét. A gadolinium ionnak nemcsak nagyon erős Spin mágneses momentuma van, ami segíti az atommag forgását, javítja a beteg szövetek felismerési valószínűségét, de csodálatos módon hűt is. A gadolíniumnak azonban van bizonyos toxicitása, és az orvostudományban kelátképző ligandumokat használnak a gadolínium-ionok kapszulázására, hogy megakadályozzák azok bejutását az emberi szövetekbe.
A gadolinium szobahőmérsékleten erős magnetokalorikus hatást fejt ki, hőmérséklete a mágneses tér intenzitásával változik, ami egy érdekes alkalmazási területet vet fel - a mágneses hűtést. A hűtési folyamat során a mágneses dipólus orientációja miatt a mágneses anyag bizonyos külső mágneses tér hatására felmelegszik. Amikor a mágneses mezőt eltávolítják és szigetelik, az anyag hőmérséklete csökken. Ez a fajta mágneses hűtés csökkentheti a hűtőközegek, például a freon használatát, és gyorsan lehűlhet. Jelenleg a világ igyekszik fejleszteni a gadolínium és ötvözeteinek alkalmazását ezen a területen, és kicsi és hatékony mágneses hűtőt gyártani. A gadolínium használatával rendkívül alacsony hőmérséklet érhető el, így a gadolínium a "világ leghidegebb fémeként" is ismert.
A Gd-155 és Gd-157 gadolínium izotópok a legnagyobb termikus neutronabszorpciós keresztmetszettel rendelkeznek az összes természetes izotóp közül, és kis mennyiségű gadolíniumot használhatnak az atomreaktorok normál működésének szabályozására. Így születtek meg a gadolínium alapú könnyűvizes reaktorok és a gadolínium Control rúd, amelyek költségcsökkentés mellett javíthatják az atomreaktorok biztonságát.
A gadolinium kiváló optikai tulajdonságokkal is rendelkezik, és az áramkörök diódáihoz hasonló optikai leválasztók, más néven fénykibocsátó diódák készíthetők belőle. Az ilyen típusú fénykibocsátó dióda nem csak egy irányba engedi át a fényt, hanem blokkolja a visszhangok visszaverődését az optikai szálban, így biztosítva az optikai jelátvitel tisztaságát és javítva a fényhullámok átviteli hatékonyságát. A gadolinium gallium gránát az egyik legjobb hordozóanyag az optikai szigetelők gyártásához.
Feladás időpontja: 2023.06.06