Гадолинијум, елемент 64 периодног система.
Лантаниди у периодном систему су велика породица, а њихова хемијска својства су веома слична једни другима, па их је тешко раздвојити. Године 1789, фински хемичар Џон Гадолин је добио метални оксид и открио први оксид ретке земље -Итријум(ИИИ) оксидкроз анализу, отварајући историју открића ретких земљаних елемената. 1880. шведски научник Демериак открио је два нова елемента, од којих је касније потврђено да је једансамаријум, а други је званично идентификован као нови елемент, гадолинијум, након што га је пречистио француски хемичар Дебува Боделанд.
Елемент гадолинијума потиче од руде силицијум берилијум гадолинијума, која је јефтина, мекане текстуре, добре дуктилности, магнетна на собној температури и релативно је активан елемент ретких земаља. Релативно је стабилан на сувом ваздуху, али губи сјај у влажности, формирајући лабаве и лако одвојиве љуспице попут белих оксида. Када сагорева на ваздуху, може да генерише беле оксиде. Гадолинијум споро реагује са водом и може да се раствори у киселини да формира безбојне соли. Његова хемијска својства су веома слична другим лантанидима, али су његова оптичка и магнетна својства мало другачија. Гадолинијум је парамагнетизам на собној температури и феромагнетичан након хлађења. Његове карактеристике се могу користити за побољшање трајних магнета.
Користећи парамагнетизам гадолинијума, произведени агенс гадолинијума постао је добар контрастни агенс за НМР. Покренуто је самоистраживање технологије нуклеарне магнетне резонанце, а везано је за 6 Нобелових награда. Нуклеарна магнетна резонанца је углавном узрокована спинским кретањем атомских језгара, а спинско кретање различитих атомских језгара варира. На основу електромагнетних таласа које емитује различито слабљење у различитим структурним срединама, може се одредити положај и врста атомских језгара која чине овај објекат и нацртати унутрашњу структурну слику објекта. Под дејством магнетног поља, сигнал технологије нуклеарне магнетне резонанце долази од спина одређених атомских језгара, као што су језгра водоника у води. Међутим, ова језгра способна за спин се загревају у РФ пољу магнетне резонанце, слично микроталасној пећници, што обично слаби сигнал технологије магнетне резонанце. Гадолинијум јон не само да има веома јак Спин магнетни момент, који помаже окретање атомског језгра, побољшава вероватноћу препознавања оболелог ткива, већ и чудесно одржава хладноћу. Међутим, гадолинијум има одређену токсичност, а у медицини се хелатни лиганди користе за капсулирање јона гадолинијума како би се спречило њихово улазак у људска ткива.
Гадолинијум на собној температури има јако магнетно-калорично дејство, а његова температура варира са интензитетом магнетног поља, што доноси занимљиву примену - магнетно хлађење. Током процеса хлађења, због оријентације магнетног дипола, магнетни материјал ће се загрејати под одређеним спољним магнетним пољем. Када се магнетно поље уклони и изолује, температура материјала се смањује. Ова врста магнетног хлађења може смањити употребу расхладних средстава као што је фреон и брзо се охладити. Тренутно свет покушава да развије примену гадолинијума и његових легура у овој области и произведе мали и ефикасан магнетни хладњак. Под употребом гадолинијума могу се постићи ултраниске температуре, па је гадолинијум познат и као „најхладнији метал на свету“.
Изотопи гадолинијума Гд-155 и Гд-157 имају највећи пресек апсорпције термичких неутрона међу свим природним изотопима и могу да користе малу количину гадолинијума за контролу нормалног рада нуклеарних реактора. Тако су рођени реактори лаке воде засновани на гадолинијуму и контролна шипка гадолинијума, који могу побољшати сигурност нуклеарних реактора уз смањење трошкова.
Гадолинијум такође има одлична оптичка својства и може се користити за прављење оптичких изолатора, сличних диодама у колима, такође познатим као диоде које емитују светлост. Ова врста светлећих диода не само да дозвољава светлости да пролази у једном правцу, већ и блокира рефлексију одјека у оптичком влакну, обезбеђујући чистоћу преноса оптичког сигнала и побољшавајући ефикасност преноса светлосних таласа. Гадолинијум галијум гранат је један од најбољих супстратних материјала за израду оптичких изолатора.
Време поста: Јул-06-2023