Gadolīnijs, periodiskās tabulas 64. elements.
Lantanīds periodiskajā galdā ir liela ģimene, un to ķīmiskās īpašības ir ļoti līdzīgas viena otrai, tāpēc ir grūti tās atdalīt. 1789. gadā Somijas ķīmiķis Džons Gadolins ieguva metāla oksīdu un atklāja pirmo retzemju oksīdu -Yttrium (iii) oksīdsVeicot analīzi, atverot retzemju elementu atklāšanas vēsturi. 1880. gadā zviedru zinātnieks Demeriaks atklāja divus jaunus elementus, no kuriem viens vēlāk tika apstiprināts, ka tie irsamārijs, un otrs tika oficiāli identificēts kā jauns elements Gadolīnijs, pēc tam, kad to attīrīja franču ķīmiķis Debuva Bodelands.
Gadolīnija elements ir cēlies no silīcija berilija gadolīnija rūdas, kas ir lēta, mīksta tekstūrā, laba elastība, magnētiska istabas temperatūrā un ir samērā aktīvs retzemju elements. Tas ir samērā stabils sausā gaisā, bet zaudē spožumu mitrumā, veidojot vaļīgu un viegli atdalītu pārslu kā balti oksīdi. Kad tas tiek sadedzināts gaisā, tas var radīt baltus oksīdus. Gadolīnijs lēnām reaģē ar ūdeni un var izšķīdināt skābē, veidojot bezkrāsainus sāļus. Tās ķīmiskās īpašības ir ļoti līdzīgas citām lantanīdam, bet tās optiskās un magnētiskās īpašības ir nedaudz atšķirīgas. Gadolīnijs ir paramagnētisms istabas temperatūrā un feromagnētiski pēc dzesēšanas. Tās raksturlielumus var izmantot, lai uzlabotu pastāvīgos magnētus.
Izmantojot gadolīnija paramagnētismu, ražotais gadolīnija aģents ir kļuvis par labu NMR kontrastvielu. Tika uzsākta kodolmagnētiskās rezonanses attēlveidošanas tehnoloģijas pašpētīšana, un ar to ir saistītas 6 Nobela balvas. Kodola magnētisko rezonansi galvenokārt izraisa atomu kodolu vērpšanas kustība, un dažādu atomu kodolu grieziena kustība ir atšķirīga. Balstoties uz elektromagnētiskajiem viļņiem, ko dažādās struktūras vidēs izstaro atšķirīga vājināšanās, var noteikt atomu kodolu stāvokli un veidu, kas veido šo objektu, un var uzzīmēt objekta iekšējo struktūras attēlu. Magnētiskā lauka darbībā kodola magnētiskās rezonanses attēlveidošanas tehnoloģijas signāls nāk no noteiktu atomu kodolu griešanās, piemēram, ūdeņraža kodoliem ūdenī. Tomēr šie griešanās spējīgie kodoli tiek uzkarsēti magnētiskās rezonanses RF laukā, līdzīgi kā mikroviļņu krāsns, kas parasti vājina magnētiskās rezonanses attēlveidošanas tehnoloģijas signālu. Gadolīnija jonam ir ne tikai ļoti spēcīgs griešanās magnētiskais moments, kas palīdz atomu kodola griešanai, uzlabo slimu audu atpazīšanas varbūtību, bet arī brīnumainā kārtā saglabājas vēsums. Tomēr gadolīnijam ir droša toksicitāte, un medicīnā helātu ligandi tiek izmantoti gadolīnija jonu iekapsulēšanai, lai neļautu tiem iekļūt cilvēka audos.
Gadolīnijam ir spēcīga magnetokaloriska iedarbība istabas temperatūrā, un tā temperatūra mainās atkarībā no magnētiskā lauka intensitātes, kas rada interesantu pielietojumu - magnētisko saldēšanu. Atdzesēšanas procesa laikā, ņemot vērā magnētiskā dipola orientāciju, magnētiskais materiāls uzkarsēs noteiktā ārējā magnētiskajā laukā. Kad magnētiskais lauks tiek noņemts un izolēts, materiāla temperatūra pazeminās. Šāda veida magnētiskā dzesēšana var samazināt dzesēšanas līdzekļu, piemēram, Freona, izmantošanu un strauji atdzesē. Pašlaik pasaule mēģina attīstīt gadolīnija un tā sakausējumu pielietojumu šajā jomā un radīt nelielu un efektīvu magnētisko dzesētāju. Izmantojot gadolīniju, var sasniegt īpaši zemu temperatūru, tāpēc gadolīniju sauc arī par “aukstāko metālu pasaulē”.
Gadolīnija izotopiem GD-155 un GD-157 ir lielākais termisko neitronu absorbcijas šķērsgriezums starp visiem dabiskajiem izotopiem, un tie var izmantot nelielu daudzumu gadolīnija, lai kontrolētu kodolreaktoru normālu darbību. Tādējādi radās uz gadolīnija bāzes vieglā ūdens reaktori un gadolīnija kontroles stienis, kas var uzlabot kodolreaktoru drošību, vienlaikus samazinot izmaksas.
Gadolīnijam ir arī lieliskas optiskās īpašības, un to var izmantot, lai izgatavotu optiskos izolatorus, līdzīgi kā diodes ķēdēs, kas pazīstams arī kā gaismas diodes. Šis gaismas izstarojošā diode ļauj ne tikai gaismai iziet vienā virzienā, bet arī bloķē atbalss atstarošanos optiskajā šķiedrā, nodrošinot optiskā signāla pārraides tīrību un uzlabojot gaismas viļņu transmisijas efektivitāti. Gadolīnija gallija granāts ir viens no labākajiem substrāta materiāliem optisko izolatoru izgatavošanai.
Pasta laiks: jūlijs-06-2023