Gadolinium, unsur 64 jadual berkala.
Lantanida dalam jadual berkala adalah keluarga besar, dan sifat kimianya sangat serupa antara satu sama lain, jadi sukar untuk memisahkannya. Pada tahun 1789, ahli kimia Finland John Gadolin memperoleh oksida logam dan menemui oksida nadir bumi yang pertama -Yttrium(III) oksidamelalui analisis, membuka sejarah penemuan unsur nadir bumi. Pada tahun 1880, saintis Sweden Demeriak menemui dua unsur baru, salah satunya kemudiannya disahkan sebagaisamarium, dan satu lagi dikenal pasti secara rasmi sebagai unsur baharu, gadolinium, selepas disucikan oleh ahli kimia Perancis Debuwa Bodeland.
Unsur gadolinium berasal daripada bijih gadolinium berilium silikon, yang murah, teksturnya lembut, kemuluran yang baik, magnet pada suhu bilik, dan merupakan unsur nadir bumi yang agak aktif. Ia agak stabil dalam udara kering, tetapi kehilangan kilauannya dalam kelembapan, membentuk kepingan yang longgar dan mudah tertanggal seperti oksida putih. Apabila dibakar di udara, ia boleh menghasilkan oksida putih. Gadolinium bertindak balas perlahan dengan air dan boleh larut dalam asid untuk membentuk garam tidak berwarna. Sifat kimianya sangat serupa dengan Lantanida lain, tetapi sifat optik dan magnetnya sedikit berbeza. Gadolinium ialah Paramagnetisme pada suhu bilik dan feromagnetik selepas penyejukan. Ciri-cirinya boleh digunakan untuk menambah baik magnet kekal.
Menggunakan Paramagnetisme gadolinium, agen gadolinium yang dihasilkan telah menjadi agen kontras yang baik untuk NMR. Penyelidikan sendiri teknologi pengimejan resonans magnetik nuklear telah dimulakan, dan terdapat 6 Hadiah Nobel yang berkaitan dengannya. Resonans magnetik nuklear terutamanya disebabkan oleh gerakan putaran nukleus atom, dan gerakan putaran nukleus atom berbeza berbeza-beza. Berdasarkan gelombang elektromagnet yang dipancarkan oleh pengecilan yang berbeza dalam persekitaran struktur yang berbeza, kedudukan dan jenis nukleus atom yang membentuk objek ini boleh ditentukan, dan imej struktur dalaman objek boleh dilukis. Di bawah tindakan medan magnet, isyarat teknologi pengimejan resonans magnetik nuklear datang daripada putaran nukleus atom tertentu, seperti nukleus hidrogen dalam air. Walau bagaimanapun, nukleus berkeupayaan berputar ini dipanaskan dalam medan RF resonans magnetik, serupa dengan ketuhar gelombang mikro, yang biasanya melemahkan isyarat teknologi pengimejan resonans magnetik. Ion Gadolinium bukan sahaja mempunyai momen magnet Putaran yang sangat kuat, yang membantu putaran nukleus atom, meningkatkan kebarangkalian pengecaman tisu berpenyakit, tetapi juga secara ajaib mengekalkan kesejukan. Walau bagaimanapun, gadolinium mempunyai ketoksikan tertentu, dan dalam perubatan, ligan kelat digunakan untuk membungkus ion gadolinium untuk menghalangnya daripada memasuki tisu manusia.
Gadolinium mempunyai kesan magnetocaloric yang kuat pada suhu bilik, dan suhunya berbeza-beza dengan keamatan medan magnet, yang membawa kepada aplikasi yang menarik - penyejukan magnetik. Semasa proses penyejukan, disebabkan oleh orientasi dipol magnet, bahan magnet akan menjadi panas di bawah medan magnet luaran tertentu. Apabila medan magnet dikeluarkan dan terlindung, suhu bahan berkurangan. Penyejukan magnet seperti ini dapat mengurangkan penggunaan bahan pendingin seperti Freon dan menyejukkan dengan cepat. Pada masa ini, dunia sedang cuba membangunkan aplikasi gadolinium dan aloinya dalam bidang ini, dan menghasilkan penyejuk magnet yang kecil dan cekap. Di bawah penggunaan gadolinium, suhu ultra-rendah boleh dicapai, jadi gadolinium juga dikenali sebagai "logam paling sejuk di dunia".
Isotop Gadolinium Gd-155 dan Gd-157 mempunyai keratan rentas Penyerapan neutron terma terbesar di antara semua isotop Semulajadi, dan boleh menggunakan sejumlah kecil gadolinium untuk mengawal operasi biasa reaktor nuklear. Oleh itu, lahirlah reaktor air ringan berasaskan gadolinium dan rod Kawalan gadolinium, yang boleh meningkatkan keselamatan reaktor nuklear sambil mengurangkan kos.
Gadolinium juga mempunyai sifat optik yang sangat baik dan boleh digunakan untuk membuat pengasing optik, serupa dengan diod dalam litar, juga dikenali sebagai diod pemancar cahaya. Diod pemancar cahaya jenis ini bukan sahaja membenarkan cahaya melalui satu arah, tetapi juga menyekat pantulan gema dalam gentian optik, memastikan ketulenan penghantaran isyarat optik dan meningkatkan kecekapan penghantaran gelombang cahaya. Gadolinium gallium garnet adalah salah satu bahan substrat terbaik untuk membuat pengasing optik.
Masa siaran: Jul-06-2023