Gadolinio, Elemento 64 della tabella periodica.
Il lantanide nella tavola periodica è una famiglia numerosa e le loro proprietà chimiche sono molto simili tra loro, quindi è difficile separarle. Nel 1789, il chimico finlandese John Gadolin ottenne un ossido di metallo e scoprì il primo ossido di terre rare -Ossido di ittrio (III)Attraverso l'analisi, aprendo la storia della scoperta di elementi della terra rara. Nel 1880, lo scienziato svedese DeMeriak scoprì due nuovi elementi, uno dei quali fu successivamente confermato per esseresamarioe l'altro è stato ufficialmente identificato come un nuovo elemento, Gadolinio, dopo essere stato purificato dal chimico francese Debuwa Bodeland.
L'elemento gadolinio proviene dal minerale di berillio al silicio, che è economico, morbido nella consistenza, bene in duttilità, magnetica a temperatura ambiente ed è un elemento di terra rare relativamente attivo. È relativamente stabile nell'aria secca, ma perde la sua lucentezza nell'umidità, formando un fiocco sciolto e facilmente distaccato come ossidi bianchi. Se bruciato in aria, può generare ossidi bianchi. Il gadolinio reagisce lentamente con l'acqua e può dissolversi in acido per formare sali incolori. Le sue proprietà chimiche sono molto simili ad altri lantanidi, ma le sue proprietà ottiche e magnetiche sono leggermente diverse. Il gadolinio è paramagnetismo a temperatura ambiente e ferromagnetico dopo il raffreddamento. Le sue caratteristiche possono essere utilizzate per migliorare i magneti permanenti.
Utilizzando il paramagnetismo del gadolinio, l'agente gadolinio prodotto è diventato un buon agente di contrasto per NMR. È stata avviata la ricerca di sé della tecnologia di imaging a risonanza magnetica nucleare e ci sono stati 6 premi Nobel correlati ad essa. La risonanza magnetica nucleare è causata principalmente dal movimento di spin dei nuclei atomici e il movimento di spin di diversi nuclei atomici varia. Sulla base delle onde elettromagnetiche emesse da diverse attenuazione in diversi ambienti strutturali, la posizione e il tipo di nuclei atomici che compongono questo oggetto possono essere determinati e si può disegnare l'immagine strutturale interna dell'oggetto. Sotto l'azione di un campo magnetico, il segnale della tecnologia di imaging di risonanza magnetica nucleare deriva dalla rotazione di alcuni nuclei atomici, come i nuclei di idrogeno in acqua. Tuttavia, questi nuclei capaci di spin sono riscaldati nel campo RF di risonanza magnetica, simile a un forno a microonde, che in genere indebolisce il segnale della tecnologia di imaging di risonanza magnetica. L'ione gadolinio non ha solo un momento magnetico di spin molto forte, che aiuta la rotazione del nucleo atomico, migliora la probabilità di riconoscimento del tessuto malato, ma mantiene anche miracolosamente fresco. Tuttavia, il gadolinio ha una certa tossicità e, in medicina, i ligandi chelanti vengono utilizzati per incapsulare ioni gadolinio per impedire loro di entrare nei tessuti umani.
Il gadolinio ha un forte effetto magnetocalorico a temperatura ambiente e la sua temperatura varia con l'intensità del campo magnetico, il che provoca un'interessante applicazione - refrigerazione magnetica. Durante il processo di refrigerazione, a causa dell'orientamento del dipolo magnetico, il materiale magnetico si riscalderà in un determinato campo magnetico esterno. Quando il campo magnetico viene rimosso e isolato, la temperatura del materiale diminuisce. Questo tipo di raffreddamento magnetico può ridurre l'uso di refrigeranti come Freon e raffreddare rapidamente. Al momento, il mondo sta cercando di sviluppare l'applicazione di gadolinio e delle sue leghe in questo campo e produrre un piccolo ed efficiente dispositivo di raffreddamento magnetico. Sotto l'uso di gadolinio, è possibile raggiungere temperature ultra-basse, quindi il gadolinio è anche noto come "metallo più freddo del mondo".
Gli isotopi di gadolinio GD-155 e GD-157 hanno la più grande sezione trasversale di assorbimento di neutroni termici tra tutti gli isotopi naturali e possono utilizzare una piccola quantità di gadolinio per controllare il normale funzionamento dei reattori nucleari. Pertanto, sono nati i reattori di acqua leggera a base di gadolinio e l'asta di controllo del gadolinio, il che può migliorare la sicurezza dei reattori nucleari riducendo al contempo i costi.
Il gadolinio ha anche eccellenti proprietà ottiche e può essere utilizzato per realizzare isolatori ottici, simili ai diodi nei circuiti, noti anche come diodi a emissione di luce. Questo tipo di diodo a emissione di luce non solo consente alla luce di passare in una direzione, ma blocca anche il riflesso degli echi nella fibra ottica, garantendo la purezza della trasmissione del segnale ottico e migliorando l'efficienza di trasmissione delle onde di luce. Gadolinio Gallio Garnet è uno dei migliori materiali per il substrato per produrre isolatori ottici.
Tempo post: JUL-06-2023