Gadolinis, periodinės lentelės 64 elementas.
Lantanidas periodinėje lentelėje yra didelė šeima, o jų cheminės savybės yra labai panašios viena į kitą, todėl jas sunku atskirti. 1789 m. suomių chemikas Johnas Gadolinas gavo metalo oksidą ir atrado pirmąjį retųjų žemių oksidą.Itrio (III) oksidasatliekant analizę, atveriant retųjų žemių elementų atradimų istoriją. 1880 m. švedų mokslininkas Demeriakas atrado du naujus elementus, kurių vienas vėliau buvo patvirtintassamariumas, o kitas buvo oficialiai identifikuotas kaip naujas elementas, gadolinis, po to, kai jį išgrynino prancūzų chemikas Debuwa Bodeland.
Gadolinio elementas kilęs iš silicio berilio gadolinio rūdos, kuri yra pigi, minkštos tekstūros, gero plastiškumo, magnetinė kambario temperatūroje ir yra gana aktyvus retųjų žemių elementas. Jis yra gana stabilus sausame ore, bet praranda blizgesį drėgnoje aplinkoje, sudarydamas birius ir lengvai atsiskiriančius dribsnius, panašius į baltus oksidus. Deginant ore, gali susidaryti balti oksidai. Gadolinis lėtai reaguoja su vandeniu ir gali ištirpti rūgštyje, sudarydamas bespalves druskas. Jo cheminės savybės labai panašios į kito lantanido, tačiau optinės ir magnetinės savybės šiek tiek skiriasi. Gadolinis yra paramagnetizmas kambario temperatūroje ir feromagnetinis po aušinimo. Jo charakteristikos gali būti naudojamos nuolatiniams magnetams tobulinti.
Naudojant gadolinio paramagnetizmą, pagamintas gadolinio agentas tapo gera BMR kontrastine medžiaga. Pradėti savarankiški branduolinio magnetinio rezonanso tomografijos technologijos tyrimai, su juo susijusios 6 Nobelio premijos. Branduolinį magnetinį rezonansą daugiausia sukelia atomų branduolių sukimosi judėjimas, o skirtingų atomų branduolių sukimosi judėjimas skiriasi. Remiantis skirtingo slopinimo skirtingose struktūrinėse aplinkose skleidžiamomis elektromagnetinėmis bangomis, galima nustatyti šį objektą sudarančių atominių branduolių padėtį ir tipą bei nupiešti objekto vidinį struktūrinį vaizdą. Veikiant magnetiniam laukui, branduolinio magnetinio rezonanso vaizdavimo technologijos signalas gaunamas iš tam tikrų atomų branduolių, pavyzdžiui, vandenilio branduolių vandenyje, sukimosi. Tačiau šie besisukantys branduoliai yra kaitinami magnetinio rezonanso RF lauke, panašiai kaip mikrobangų krosnelėje, o tai paprastai susilpnina magnetinio rezonanso tomografijos technologijos signalą. Gadolinio jonas turi ne tik labai stiprų sukimosi magnetinį momentą, kuris padeda suktis atominiam branduoliui, pagerina sergančio audinio atpažinimo tikimybę, bet ir stebuklingai išlaiko vėsą. Tačiau gadolinis turi tam tikrą toksiškumą, o medicinoje chelatiniai ligandai naudojami gadolinio jonams įkapsuliuoti, kad jie nepatektų į žmogaus audinius.
Gadolinis turi stiprų magnetokalorinį poveikį kambario temperatūroje, o jo temperatūra kinta priklausomai nuo magnetinio lauko intensyvumo, todėl atsiranda įdomus pritaikymas – magnetinis šaldymas. Šaldymo proceso metu dėl magnetinio dipolio orientacijos magnetinė medžiaga įkaista veikiant tam tikram išoriniam magnetiniam laukui. Kai magnetinis laukas pašalinamas ir izoliuojamas, medžiagos temperatūra sumažėja. Toks magnetinis aušinimas gali sumažinti šaltnešių, tokių kaip freonas, naudojimą ir greitai atvėsti. Šiuo metu pasaulyje bandoma plėtoti gadolinio ir jo lydinių pritaikymą šioje srityje ir gaminti nedidelį ir efektyvų magnetinį aušintuvą. Naudojant gadolinį galima pasiekti itin žemą temperatūrą, todėl gadolinis taip pat žinomas kaip „šalčiausias metalas pasaulyje“.
Gadolinio izotopai Gd-155 ir Gd-157 turi didžiausią šiluminės neutroninės absorbcijos skerspjūvį tarp visų natūralių izotopų ir gali naudoti nedidelį gadolinio kiekį normaliam branduolinių reaktorių veikimui kontroliuoti. Taip gimė lengvojo vandens reaktoriai gadolinio pagrindu ir gadolinio valdymo strypas, kurie gali pagerinti branduolinių reaktorių saugą ir sumažinti išlaidas.
Gadolinis taip pat pasižymi puikiomis optinėmis savybėmis ir gali būti naudojamas optiniams izoliatoriams, panašiems į grandinės diodus, dar žinomus kaip šviesos diodai, gaminti. Šio tipo šviesos diodai ne tik leidžia šviesai prasiskverbti viena kryptimi, bet ir blokuoja aido atspindį optinėje skaiduloje, taip užtikrinant optinio signalo perdavimo grynumą ir pagerinant šviesos bangų perdavimo efektyvumą. Gadolinio galio granatas yra viena geriausių substrato medžiagų optiniams izoliatoriams gaminti.
Paskelbimo laikas: 2023-06-06