ガドリニウム、周期表の要素64。
周期表のランタニドは大家族であり、それらの化学的特性は互いに非常に似ているため、それらを分離することは困難です。 1789年、フィンランドの化学者ジョン・ガドリンは金属酸化物を獲得し、最初の希土類酸化物を発見しました - Yttrium（III）酸化物分析を通じて、希土類元素の発見の歴史を開きます。 1880年、スウェーデンの科学者デメリアックは2つの新しい要素を発見しましたが、そのうちの1つは後に確認されましたサマリウム、そしてもう1つは、フランスの化学者であるDebuwa Bodelandによって浄化された後、新しい要素であるGadoliniumとして公式に特定されました。
ガドリニウム元素は、シリコンベリリウムガドリニウム鉱石に由来します。これは安価で、柔らかく、延性が良好で、室温で磁気であり、比較的活性な希土類元素です。乾燥した空気では比較的安定していますが、湿度で光沢を失い、白い酸化物のようにゆるくて簡単に分離されたフレークを形成します。空気で燃やすと、白い酸化物を生成できます。ガドリニウムは水とゆっくりと反応し、酸に溶けて無色の塩を形成することができます。その化学的特性は他のランタニドと非常に似ていますが、光学的および磁気特性はわずかに異なります。ガドリニウムは、室温での常磁性であり、冷却後の強磁性です。その特性は、永久磁石を改善するために使用できます。
ガドリニウムの常磁性を使用して、生成されたガドリニウム薬剤はNMRの優れた造影剤になりました。核磁気共鳴画像技術の自己研究が開始され、それに関連する6つのノーベル賞がありました。核磁気共鳴は、主に原子核のスピン運動によって引き起こされ、異なる原子核のスピン運動は変化します。異なる構造環境で異なる減衰によって放出される電磁波に基づいて、このオブジェクトを構成する原子核の位置とタイプを決定でき、オブジェクトの内部構造画像を描画できます。磁場の作用下では、核磁気共鳴画像技術の信号は、水中の水素核などの特定の原子核のスピンから来ています。ただし、これらのスピン能力核は、マイクロ波オーブンと同様に、磁気共鳴のRFフィールドで加熱され、通常、磁気共鳴画像技術の信号を弱めます。ガドリニウムイオンは非常に強いスピン磁気モーメントを持っているだけでなく、原子核のスピンを助け、病気の組織の認識確率を改善するだけでなく、奇跡的に涼しく保ちます。しかし、ガドリニウムには特定の毒性があり、医学ではキレートリガンドを使用してガドリニウムイオンをカプセル化して、それらがヒト組織に入るのを防ぎます。
ガドリニウムは室温で強い磁気効果があり、その温度は磁場の強度によって異なり、興味深い用途 - 磁気冷蔵をもたらします。冷凍プロセス中、磁気双極子の方向により、磁気材料は特定の外部磁場の下で加熱されます。磁場が除去されて断熱されると、材料温度が低下します。この種の磁気冷却は、Freonなどの冷媒の使用を減らし、急速に冷却することができます。現在、世界はこの分野でガドリニウムとその合金の適用を開発し、小さく効率的な磁気冷却器を生成しようとしています。ガドリニウムの使用では、超低温を達成できるため、ガドリニウムは「世界で最も冷たい金属」としても知られています。
ガドリニウム同位体GD-155およびGD-157は、すべての天然同位体の中で最大の熱中性子吸収断面を持ち、少量のガドリニウムを使用して核原子炉の正常な動作を制御できます。したがって、ガドリニウムベースの光水反応器とガドリニウムコントロールロッドが生まれ、コストを削減しながら原子炉の安全性を改善できます。
ガドリニウムには優れた光学特性もあり、回路のダイオードと同様に光学アイソレーターを作るために使用できます。このタイプの発光ダイオードは、光が一方向に通過できるだけでなく、光ファイバーのエコーの反射をブロックし、光信号伝達の純度を確保し、光波の透過効率を改善します。ガドリニウムガリウムガーネットは、光アイソレーターを作るための最高の基質材料の1つです。
投稿時間：7月-06-2023