Gadolinium: ໂລຫະທີ່ເຢັນທີ່ສຸດໃນໂລກ

ກາໂດລິນຽມ, ອົງປະກອບ 64 ຂອງຕາຕະລາງແຕ່ລະໄລຍະ.

16

Lanthanide ໃນຕາຕະລາງໄລຍະເວລາແມ່ນເປັນຄອບຄົວຂະຫນາດໃຫຍ່, ແລະຄຸນສົມບັດທາງເຄມີຂອງພວກມັນແມ່ນຄ້າຍຄືກັນກັບກັນແລະກັນ, ສະນັ້ນມັນຍາກທີ່ຈະແຍກພວກມັນອອກ. ໃນປີ 1789, ນັກເຄມີຂອງຟິນແລນ John Gadolin ໄດ້ອອກໄຊໂລຫະແລະຄົ້ນພົບອອກໄຊໂລກທີ່ຫາຍາກທໍາອິດ -Yttrium(III) ຜຸພັງໂດຍ​ຜ່ານ​ການ​ວິ​ເຄາະ​, ເປີດ​ປະ​ຫວັດ​ສາດ​ການ​ຄົ້ນ​ພົບ​ຂອງ​ອົງ​ປະ​ກອບ​ຂອງ​ໂລກ​ທີ່​ຫາ​ຍາກ​. ໃນ​ປີ 1880, ນັກ​ວິ​ທະ​ຍາ​ສາດ​ຊູ​ແອັດ Demeriak ໄດ້​ຄົ້ນ​ພົບ​ສອງ​ອົງ​ປະ​ກອບ​ໃຫມ່​, ຫນຶ່ງ​ໃນ​ນັ້ນ​ໄດ້​ຮັບ​ການ​ຢັ້ງ​ຢືນ​ວ່າ​ເປັນ​.ຊາມາຣີມ, ແລະອີກອັນຫນຶ່ງໄດ້ຖືກລະບຸຢ່າງເປັນທາງການວ່າເປັນອົງປະກອບໃຫມ່, gadolinium, ຫຼັງຈາກໄດ້ຖືກຊໍາລະໂດຍນັກເຄມີຝຣັ່ງ Debuwa Bodeland.

ອົງປະກອບ Gadolinium ມີຕົ້ນກໍາເນີດມາຈາກແຮ່ silicon beryllium gadolinium, ທີ່ມີລາຄາຖືກ, ອ່ອນໃນໂຄງສ້າງ, ດີໃນ ductility, ແມ່ເຫຼັກຢູ່ໃນອຸນຫະພູມຫ້ອງ, ແລະເປັນອົງປະກອບທີ່ຫາຍາກທີ່ຂ້ອນຂ້າງ. ມັນຂ້ອນຂ້າງຄົງທີ່ໃນອາກາດແຫ້ງ, ແຕ່ສູນເສຍຄວາມຊຸ່ມຊື່ນຂອງມັນ, ປະກອບເປັນ flake ວ່າງແລະ detached ໄດ້ຢ່າງງ່າຍດາຍຄ້າຍຄື oxides ສີຂາວ. ເມື່ອຖືກໄຟໄຫມ້ຢູ່ໃນອາກາດ, ມັນສາມາດສ້າງອອກໄຊສີຂາວ. Gadolinium reacts ຊ້າໆກັບນ້ໍາແລະສາມາດລະລາຍໃນອາຊິດເພື່ອສ້າງເປັນເກືອທີ່ບໍ່ມີສີ. ຄຸນສົມບັດທາງເຄມີຂອງມັນແມ່ນຄ້າຍຄືກັນກັບ Lanthanide ອື່ນໆ, ແຕ່ຄຸນສົມບັດທາງ optical ແລະແມ່ເຫຼັກຂອງມັນແມ່ນແຕກຕ່າງກັນເລັກນ້ອຍ. Gadolinium ແມ່ນ Paramagnetism ໃນອຸນຫະພູມຫ້ອງແລະ ferromagnetic ຫຼັງຈາກຄວາມເຢັນ. ຄຸນລັກສະນະຂອງມັນສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອປັບປຸງການສະກົດຈິດຖາວອນ.

ການນໍາໃຊ້ Paramagnetism ຂອງ gadolinium, ຕົວແທນ gadolinium ທີ່ຜະລິດໄດ້ກາຍເປັນຕົວແທນທາງກົງກັນຂ້າມທີ່ດີສໍາລັບ NMR. ການ​ຄົ້ນ​ຄ້​ວາ​ດ້ວຍ​ຕົນ​ເອງ​ຂອງ​ເຕັກ​ໂນ​ໂລ​ຊີ​ຮູບ​ພາບ resonance ສະ​ນະ​ແມ່​ເຫຼັກ​ນິວ​ເຄ​ລຍ​ໄດ້​ຮັບ​ການ​ລິ​ເລີ່ມ​, ແລະ​ມີ 6 ລາງ​ວັນ Nobel ທີ່​ກ່ຽວ​ຂ້ອງ​ກັບ​ມັນ​. ການສະທ້ອນຂອງແມ່ເຫຼັກນິວເຄລຍສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນເກີດມາຈາກການເຄື່ອນໄຫວ spin ຂອງນິວເຄລຍປະລໍາມະນູ, ແລະການເຄື່ອນໄຫວ spin ຂອງນິວເຄລຍປະລໍາມະນູທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ອີງຕາມຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າທີ່ປ່ອຍອອກມາໂດຍການຫຼຸດຫນ້ອຍລົງທີ່ແຕກຕ່າງກັນໃນສະພາບແວດລ້ອມໂຄງສ້າງທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ຕໍາແຫນ່ງແລະປະເພດຂອງນິວເຄລຍປະລໍາມະນູທີ່ປະກອບເປັນວັດຖຸນີ້ສາມາດຖືກກໍານົດ, ແລະຮູບພາບໂຄງສ້າງພາຍໃນຂອງວັດຖຸສາມາດແຕ້ມໄດ້. ພາຍໃຕ້ການປະຕິບັດຂອງສະຫນາມແມ່ເຫຼັກ, ສັນຍານຂອງເຕັກໂນໂລຊີການສະທ້ອນແມ່ເຫຼັກນິວເຄລຍແມ່ນມາຈາກ spin ຂອງນິວເຄລຍອະຕອມບາງ, ເຊັ່ນ: ນິວເຄລຍຂອງ hydrogen ໃນນ້ໍາ. ແນວໃດກໍ່ຕາມ, ແກນທີ່ມີຄວາມສາມາດ spin ເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນໃຫ້ຄວາມຮ້ອນໃນພາກສະຫນາມ RF ຂອງ resonance ສະນະແມ່ເຫຼັກ, ຄ້າຍຄືກັນກັບເຕົາອົບໄມໂຄເວຟ, ເຊິ່ງປົກກະຕິເຮັດໃຫ້ສັນຍານຂອງເຕັກໂນໂລຊີການສະທ້ອນແສງແມ່ເຫຼັກອ່ອນລົງ. Gadolinium ion ບໍ່ພຽງແຕ່ມີແຮງບິດຂອງແມ່ເຫຼັກ Spin, ເຊິ່ງຊ່ວຍໃຫ້ການ spin ຂອງແກນປະລໍາມະນູ, ປັບປຸງຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງການຮັບຮູ້ຂອງເນື້ອເຍື່ອທີ່ເປັນພະຍາດ, ແຕ່ຍັງເຮັດໃຫ້ເຢັນຢ່າງມະຫັດສະຈັນ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, gadolinium ມີຄວາມເປັນພິດທີ່ແນ່ນອນ, ແລະໃນຢາປົວພະຍາດ, chelating ligands ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອ encapsulate gadolinium ions ເພື່ອປ້ອງກັນບໍ່ໃຫ້ພວກມັນເຂົ້າໄປໃນເນື້ອເຍື່ອຂອງມະນຸດ.

Gadolinium ມີຜົນກະທົບ magnetocaloric ທີ່ເຂັ້ມແຂງຢູ່ໃນອຸນຫະພູມຫ້ອງ, ແລະອຸນຫະພູມຂອງມັນແຕກຕ່າງກັນກັບຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງສະຫນາມແມ່ເຫຼັກ, ເຊິ່ງນໍາເອົາຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ຫນ້າສົນໃຈ - ຕູ້ເຢັນແມ່ເຫຼັກ. ໃນລະຫວ່າງການຂະບວນການຕູ້ເຢັນ, ເນື່ອງຈາກການປະຖົມນິເທດຂອງ dipole ແມ່ເຫຼັກ, ອຸປະກອນການແມ່ເຫຼັກຈະຮ້ອນຂຶ້ນພາຍໃຕ້ສະຫນາມແມ່ເຫຼັກພາຍນອກສະເພາະໃດຫນຶ່ງ. ໃນເວລາທີ່ພາກສະຫນາມແມ່ເຫຼັກໄດ້ຖືກໂຍກຍ້າຍອອກແລະ insulated, ອຸນຫະພູມອຸປະກອນການຫຼຸດລົງ. ປະເພດຂອງຄວາມເຢັນຂອງແມ່ເຫຼັກນີ້ສາມາດຫຼຸດຜ່ອນການໃຊ້ເຄື່ອງເຮັດຄວາມເຢັນເຊັ່ນ Freon ແລະເຢັນລົງຢ່າງໄວວາ. ໃນປັດຈຸບັນ, ໂລກກໍາລັງພະຍາຍາມພັດທະນາຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂອງ gadolinium ແລະໂລຫະປະສົມຂອງມັນໃນຂົງເຂດນີ້, ແລະຜະລິດເຄື່ອງເຢັນແມ່ເຫຼັກຂະຫນາດນ້ອຍແລະປະສິດທິພາບ. ພາຍໃຕ້ການນໍາໃຊ້ gadolinium, ອຸນຫະພູມຕ່ໍາສຸດສາມາດບັນລຸໄດ້, ສະນັ້ນ gadolinium ຍັງເປັນທີ່ຮູ້ຈັກເປັນ "ໂລຫະທີ່ເຢັນທີ່ສຸດໃນໂລກ".

Gadolinium isotopes Gd-155 ແລະ Gd-157 ມີສ່ວນຂ້າມການດູດຊຶມນິວຕຣອນຄວາມຮ້ອນທີ່ໃຫຍ່ທີ່ສຸດໃນບັນດາ isotopes ທໍາມະຊາດທັງຫມົດ, ແລະສາມາດນໍາໃຊ້ຈໍານວນ gadolinium ຂະຫນາດນ້ອຍເພື່ອຄວບຄຸມການເຮັດວຽກປົກກະຕິຂອງເຄື່ອງປະຕິກອນນິວເຄຼຍ. ດັ່ງນັ້ນ, ເຄື່ອງປະຕິກອນນ້ໍາແສງສະຫວ່າງທີ່ອີງໃສ່ gadolinium ແລະ rod ຄວບຄຸມ gadolinium ໄດ້ເກີດມາ, ເຊິ່ງສາມາດປັບປຸງຄວາມປອດໄພຂອງເຄື່ອງປະຕິກອນນິວເຄຼຍໃນຂະນະທີ່ຫຼຸດຜ່ອນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ.

Gadolinium ຍັງມີຄຸນສົມບັດ optical ທີ່ດີເລີດແລະສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອເຮັດໃຫ້ການແຍກ optical, ຄ້າຍຄືກັນກັບ diodes ໃນວົງຈອນ, ຊຶ່ງເອີ້ນກັນວ່າ diodes ແສງສະຫວ່າງ emitting. ປະເພດຂອງ diode ປ່ອຍແສງສະຫວ່າງນີ້ບໍ່ພຽງແຕ່ອະນຸຍາດໃຫ້ແສງສະຫວ່າງຜ່ານໃນທິດທາງດຽວ, ແຕ່ຍັງຕັນການສະທ້ອນຂອງ echoes ໃນເສັ້ນໄຍ optical, ຮັບປະກັນຄວາມບໍລິສຸດຂອງການສົ່ງສັນຍານ optical ແລະປັບປຸງປະສິດທິພາບການສົ່ງຂອງຄື້ນຟອງແສງສະຫວ່າງ. Gadolinium gallium garnet ແມ່ນຫນຶ່ງໃນວັດສະດຸຍ່ອຍທີ່ດີທີ່ສຸດສໍາລັບການເຮັດຕົວແຍກ optical.


ເວລາປະກາດ: ກໍລະກົດ-06-2023