Gadolinium, element 64 van de periodiek systeem.
Lanthanide in het periodiek systeem is een groot gezin, en hun chemische eigenschappen lijken erg op elkaar, dus het is moeilijk om ze te scheiden. In 1789 verkreeg de Finse chemicus John Gadolin een metaaloxide en ontdekte het eerste zeldzame aardoxide -Yttrium (iii) oxideDoor analyse, het openen van de ontdekkingsgeschiedenis van zeldzame aardelementen. In 1880 ontdekte de Zweedse wetenschapper Demeriak twee nieuwe elementen, waarvan er een later werd bevestigdsamarium, en de andere werd officieel geïdentificeerd als een nieuw element, gadolinium, nadat hij was gezuiverd door de Franse chemicus Debuwa Bodeland.
Gadolinium -element is afkomstig van silicium beryllium gadolinium erts, dat goedkoop is, zacht in textuur, goed in ductiliteit, magnetisch bij kamertemperatuur en een relatief actief zeldzaam aardelement is. Het is relatief stabiel in droge lucht, maar verliest zijn glans in vochtigheid en vormt losse en gemakkelijk losgemaakte vlok als witte oxiden. Wanneer het in lucht wordt verbrand, kan het witte oxiden genereren. Gadolinium reageert langzaam met water en kan oplossen in zuur om kleurloze zouten te vormen. De chemische eigenschappen zijn erg vergelijkbaar met ander lanthanide, maar de optische en magnetische eigenschappen zijn enigszins verschillend. Gadolinium is paramagnetisme bij kamertemperatuur en ferromagnetisch na afkoeling. De kenmerken ervan kunnen worden gebruikt om permanente magneten te verbeteren.
Met behulp van het paramagnetisme van gadolinium is het geproduceerde gadoliniummiddel een goed contrastmiddel geworden voor NMR. Het zelfonderzoek van de beeldvormingstechnologie van nucleaire magnetische resonantie is gestart en er zijn 6 Nobelprijzen die daaraan verband houden geweest. Nucleaire magnetische resonantie wordt voornamelijk veroorzaakt door de spinbeweging van atomaire kernen en de spinbeweging van verschillende atoomkernen varieert. Gebaseerd op de elektromagnetische golven die worden uitgezonden door verschillende verzwakking in verschillende structurele omgevingen, kunnen de positie en het type atoomkernen waaruit dit object bestaat worden bepaald en kan het interne structurele beeld van het object worden getekend. Onder de werking van een magnetisch veld komt het signaal van nucleaire magnetische resonantie beeldvormingstechnologie voort uit de spin van bepaalde atoomkernen, zoals waterstofkernen in water. Deze spin -capabele kernen worden echter verwarmd in het RF -veld van magnetische resonantie, vergelijkbaar met een microgolfoven, die meestal het signaal van magnetische resonantie beeldvormingstechnologie verzwakt. Gadoliniumion heeft niet alleen een zeer sterk spin magnetisch moment, dat de draai van de atoomkern helpt, verbetert de herkenningskans van ziek weefsel, maar blijft ook wonderbaarlijk koel. Gadolinium heeft echter een zekere toxiciteit en in de geneeskunde worden chelerende liganden gebruikt om gadoliniumionen in te kapselen om te voorkomen dat ze menselijke weefsels betreden.
Gadolinium heeft een sterk magnetocalorisch effect bij kamertemperatuur, en de temperatuur varieert met de intensiteit van het magnetische veld, wat een interessante toepassing - magnetische koeling oplevert. Tijdens het koelproces, vanwege de oriëntatie van de magnetische dipool, zal het magnetische materiaal onder een bepaald extern magnetisch veld opwarmen. Wanneer het magnetische veld wordt verwijderd en geïsoleerd, daalt de materiaaltemperatuur. Dit soort magnetische koeling kan het gebruik van koelmiddelen zoals Freon verminderen en snel afkoelen. Momenteel probeert de wereld de toepassing van gadolinium en zijn legeringen op dit gebied te ontwikkelen en een kleine en efficiënte magnetische koeler te produceren. Onder het gebruik van gadolinium kunnen ultra-lage temperaturen worden bereikt, dus gadolinium staat ook bekend als het "koudste metaal ter wereld".
Gadolinium isotopen GD-155 en GD-157 hebben de grootste thermische neutronenabsorptie-doorsnede tussen alle natuurlijke isotopen en kunnen een kleine hoeveelheid gadolinium gebruiken om de normale werking van kernreactoren te regelen. Aldus werden op gadolinium gebaseerde lichtwaterreactoren en gadolinium controlestang geboren, die de veiligheid van kernreactoren kunnen verbeteren en tegelijkertijd de kosten kunnen verlagen.
Gadolinium heeft ook uitstekende optische eigenschappen en kan worden gebruikt om optische isolatoren, vergelijkbaar met diodes in circuits, ook bekend als licht-emitterende diodes te maken. Met dit type lichtemitterende diode kan niet alleen licht in één richting passeren, maar ook de reflectie van echo's in de optische vezel blokkeert, waardoor de zuiverheid van optische signaaltransmissie wordt gewaarborgd en de transmissie-efficiëntie van lichtgolven wordt verbeterd. Gadolinium gallium granaat is een van de beste substraatmaterialen voor het maken van optische isolatoren.
Posttijd: Jul-06-2023