Gadoliniu, elementul 64 al tabelului periodic.
Lantanidele din tabelul periodic sunt o familie mare, iar proprietățile lor chimice sunt foarte asemănătoare între ele, așa că este dificil să le separați. În 1789, chimistul finlandez John Gadolin a obținut un oxid de metal și a descoperit primul oxid de pământ rar -Oxid de ytriu(III).prin analiză, deschizând istoria descoperirii elementelor pământurilor rare. În 1880, omul de știință suedez Demeriak a descoperit două elemente noi, dintre care unul s-a confirmat ulterior a fisamariu, iar celălalt a fost identificat oficial ca un element nou, gadoliniu, după ce a fost purificat de chimistul francez Debuwa Bodeland.
Elementul gadoliniu provine din minereu de siliciu beriliu gadoliniu, care este ieftin, moale ca textură, bun ca ductilitate, magnetic la temperatura camerei și este un element relativ activ de pământuri rare. Este relativ stabil în aer uscat, dar își pierde strălucirea în umiditate, formând fulgi desprinși și ușor de desprins ca oxizii albi. Când este ars în aer, poate genera oxizi albi. Gadoliniul reacționează lent cu apa și se poate dizolva în acid pentru a forma săruri incolore. Proprietățile sale chimice sunt foarte asemănătoare cu alte lantanide, dar proprietățile sale optice și magnetice sunt ușor diferite. Gadoliniul este paramagnetism la temperatura camerei și feromagnetic după răcire. Caracteristicile sale pot fi folosite pentru a îmbunătăți magneții permanenți.
Folosind paramagnetismul gadoliniului, agentul de gadoliniu produs a devenit un bun agent de contrast pentru RMN. Autocercetarea tehnologiei imagistice prin rezonanță magnetică nucleară a fost inițiată și au existat 6 premii Nobel legate de aceasta. Rezonanța magnetică nucleară este cauzată în principal de mișcarea de spin a nucleelor atomice, iar mișcarea de spin a diferitelor nuclee atomice variază. Pe baza undelor electromagnetice emise de diferite atenuări în diferite medii structurale, se poate determina poziția și tipul nucleelor atomice care alcătuiesc acest obiect și se poate desena imaginea structurală internă a obiectului. Sub acțiunea unui câmp magnetic, semnalul tehnologiei imagistice prin rezonanță magnetică nucleară provine din spin-ul anumitor nuclee atomice, cum ar fi nucleele de hidrogen din apă. Cu toate acestea, aceste nuclee capabile de rotație sunt încălzite în câmpul RF al rezonanței magnetice, similar unui cuptor cu microunde, care de obicei slăbește semnalul tehnologiei imagistice prin rezonanță magnetică. Ionul de gadoliniu nu numai că are un moment magnetic Spin foarte puternic, care ajută la rotirea nucleului atomic, îmbunătățește probabilitatea de recunoaștere a țesutului bolnav, dar și menține miraculos rece. Cu toate acestea, gadoliniul are o anumită toxicitate, iar în medicină, liganzii chelatori sunt utilizați pentru a încapsula ionii de gadoliniu pentru a preveni intrarea în țesuturile umane.
Gadoliniul are un puternic efect magnetocaloric la temperatura camerei, iar temperatura acestuia variază în funcție de intensitatea câmpului magnetic, ceea ce aduce o aplicație interesantă - refrigerarea magnetică. În timpul procesului de refrigerare, datorită orientării dipolului magnetic, materialul magnetic se va încălzi sub un anumit câmp magnetic extern. Când câmpul magnetic este îndepărtat și izolat, temperatura materialului scade. Acest tip de răcire magnetică poate reduce utilizarea agenților frigorifici precum freonul și se poate răci rapid. În prezent, lumea încearcă să dezvolte aplicarea gadoliniului și a aliajelor sale în acest domeniu și să producă un răcitor magnetic mic și eficient. Prin utilizarea gadoliniului se pot atinge temperaturi ultra-scăzute, astfel încât gadoliniul este cunoscut și ca „cel mai rece metal din lume”.
Izotopii de gadoliniu Gd-155 și Gd-157 au cea mai mare secțiune transversală de absorbție a neutronilor termici dintre toți izotopii naturali și pot folosi o cantitate mică de gadoliniu pentru a controla funcționarea normală a reactoarelor nucleare. Astfel, au luat naștere reactoarele cu apă ușoară pe bază de gadoliniu și tija de control cu gadoliniu, care pot îmbunătăți siguranța reactoarelor nucleare reducând în același timp costurile.
Gadoliniul are, de asemenea, proprietăți optice excelente și poate fi folosit pentru a realiza izolatori optici, similar cu diodele din circuite, cunoscute și sub numele de diode emițătoare de lumină. Acest tip de diodă emițătoare de lumină nu numai că permite luminii să treacă într-o singură direcție, dar blochează și reflectarea ecourilor în fibra optică, asigurând puritatea transmisiei semnalului optic și îmbunătățind eficiența transmisiei undelor luminoase. Granatul de gadoliniu galiu este unul dintre cele mai bune materiale de substrat pentru realizarea izolatoarelor optice.
Ora postării: Iul-06-2023