Gadolinium, element 64 periodične tabele.
Lantanid v periodični tabeli je velika družina, njihove kemijske lastnosti pa so med seboj zelo podobne, zato jih je težko ločiti. Leta 1789 je finski kemik John Gadolin dobil kovinski oksid in odkril prvi redki zemeljski oksid -Yttrium (iii) oksidZ analizo, odpiranje zgodovine odkritja redkih zemeljskih elementov. Leta 1880 je švedski znanstvenik Demeriak odkril dva nova elementa, od katerih je bil eden pozneje potrjenSamarij, drugega pa je bil uradno opredeljen kot nov element Gadolinium, potem ko ga je očistil francoski kemik Debuwa Bodeland.
Element Gadolinium izvira iz silicijevega berilijevega gadolinijskega ruda, ki je poceni, mehka po teksturi, dober v duktilnosti, magnetno pri sobni temperaturi in je relativno aktiven redki zemeljski element. V suhem zraku je relativno stabilen, vendar izgubi sijaj v vlagi, ki tvori ohlapno in zlahka samostojno kosmič kot beli oksidi. Ko se zgore v zraku, lahko ustvari bele okside. Gadolinium počasi reagira z vodo in se lahko raztopi v kislini, da tvori brezbarvne soli. Njegove kemijske lastnosti so zelo podobne drugim lantanidom, vendar so njegove optične in magnetne lastnosti nekoliko drugačne. Gadolinium je paramagnetizem pri sobni temperaturi in feromagnetni po hlajenju. Njegove značilnosti se lahko uporabijo za izboljšanje trajnih magnetov.
Z uporabo paramagnetizma gadolinija je proizvedeno gadolinijsko sredstvo postalo dobro kontrastno sredstvo za NMR. Začela se je samo raziskovanje tehnologije jedrske magnetne resonance in z njo je bilo povezanih 6 Nobelovih nagrad. Jedrska magnetna resonanca povzroča predvsem vrtoglavo gibanje atomskih jeder, vrtilno gibanje različnih atomskih jeder pa se razlikuje. Na podlagi elektromagnetnih valov, ki jih oddajajo različna slabljenja v različnih strukturnih okoljih, je mogoče določiti položaj in vrsto atomskih jeder, ki sestavljajo ta objekt, in lahko narišemo notranjo strukturno sliko predmeta. Pod delovanjem magnetnega polja signal tehnologije jedrske magnetne resonance izvira iz vrtenja nekaterih atomskih jeder, kot so vodikova jedra v vodi. Vendar se ta jedra, ki so sposobna za vrtenje, segrevata v RF polju magnetne resonance, podobno kot mikrovalovna pečica, ki običajno oslabi signal tehnologije slikanja z magnetno resonanco. Gadolinijevi ion ne le zelo močan magnetni magnetni trenutek, ki pomaga vrtenju atomskega jedra, izboljša verjetnost prepoznavanja obolelega tkiva, ampak tudi čudežno ohladi. Vendar ima Gadolinium določeno strupenost, v medicini pa se kelacijski ligandi uporabljajo za zajemanje ionov gadolinija, da preprečijo vstop v človeška tkiva.
Gadolinium ima močan magnetokalorični učinek pri sobni temperaturi, njegova temperatura pa se razlikuje glede na intenzivnost magnetnega polja, ki prikazuje zanimivo uporabo - magnetno hlajenje. Med postopkom hlajenja se bo zaradi orientacije magnetnega dipola magnetni material segrel pod določenim zunanjim magnetnim poljem. Ko se magnetno polje odstrani in izolira, se temperatura materiala zniža. Tovrstno magnetno hlajenje lahko zmanjša uporabo hladilnih sredstev, kot je Freon, in se hitro ohladi. Trenutno svet poskuša razviti uporabo Gadoliniuma in njegovih zlitin na tem področju ter proizvede majhen in učinkovit magnetni hladilnik. Pod uporabo gadolinija je mogoče doseči ultra nizke temperature, zato je Gadolinium znan tudi kot "najhladnejša kovina na svetu".
Gadolinijevi izotopi GD-155 in GD-157 imata največji prerez toplotne nevtronske absorpcije med vsemi naravnimi izotopi in lahko za nadzor normalnega delovanja jedrskih reaktorjev uporabimo majhno količino gadolinija. Tako so se rodili lahka vodna reaktorja na osnovi gadolinija in krmilna palica Gadolinium, kar lahko izboljša varnost jedrskih reaktorjev, hkrati pa zmanjšuje stroške.
Gadolinium ima tudi odlične optične lastnosti in se lahko uporablja za izdelavo optičnih izolatorjev, podobnih diodam v vezjih, znanih tudi kot svetlobne diode. Ta vrsta diode, ki oddaja svetlobo, ne omogoča le, da svetloba prehaja v eno smer, ampak tudi blokira odsev odmevov v optičnem vlaknu, kar zagotavlja čistost optičnega prenosa signala in izboljšuje učinkovitost prenosa svetlobnih valov. Gadolinium Gallium Garnet je eden najboljših materialov substrata za izdelavo optičnih izolatorjev.
Čas objave: julij-06-2023