Gadolinium, elemento 64 ng periodic table.
Ang Lanthanide sa periodic table ay isang malaking pamilya, at ang kanilang mga kemikal na katangian ay halos kapareho sa bawat isa, kaya mahirap paghiwalayin ang mga ito. Noong 1789, ang Finnish chemist na si John Gadolin ay nakakuha ng metal oxide at natuklasan ang unang rare earth oxide -Yttrium(III) oxidesa pamamagitan ng pagsusuri, pagbubukas ng kasaysayan ng pagtuklas ng mga elemento ng bihirang lupa. Noong 1880, natuklasan ng Swedish scientist na si Demeriak ang dalawang bagong elemento, kung saan ang isa ay nakumpirma nasamarium, at ang isa ay opisyal na kinilala bilang isang bagong elemento, gadolinium, pagkatapos na dalisayin ng French chemist na si Debuwa Bodeland.
Ang elemento ng gadolinium ay nagmula sa silicon beryllium gadolinium ore, na mura, malambot sa texture, mahusay sa ductility, magnetic sa temperatura ng silid, at isang medyo aktibong elemento ng bihirang lupa. Ito ay medyo matatag sa tuyong hangin, ngunit nawawala ang kinang nito sa halumigmig, na bumubuo ng maluwag at madaling natanggal na mga natuklap tulad ng mga puting oksido. Kapag sinunog sa hangin, maaari itong makabuo ng mga puting oksido. Ang Gadolinium ay mabagal na tumutugon sa tubig at maaaring matunaw sa acid upang bumuo ng mga walang kulay na asin. Ang mga kemikal na katangian nito ay halos kapareho sa ibang Lanthanide, ngunit ang mga optical at magnetic na katangian nito ay bahagyang naiiba. Ang Gadolinium ay Paramagnetism sa temperatura ng silid at ferromagnetic pagkatapos ng paglamig. Ang mga katangian nito ay maaaring magamit upang mapabuti ang mga permanenteng magnet.
Gamit ang Paramagnetism ng gadolinium, ang gadolinium agent na ginawa ay naging isang magandang contrast agent para sa NMR. Ang sariling pananaliksik ng nuclear magnetic resonance imaging technology ay pinasimulan, at nagkaroon ng 6 na Nobel Prize na nauugnay dito. Ang nuclear magnetic resonance ay pangunahing sanhi ng spin motion ng atomic nuclei, at ang spin motion ng iba't ibang atomic nuclei ay nag-iiba. Batay sa mga electromagnetic wave na ibinubuga ng iba't ibang attenuation sa iba't ibang structural environment, ang posisyon at uri ng atomic nuclei na bumubuo sa object na ito ay maaaring matukoy, at ang panloob na structural image ng object ay maaaring iguhit. Sa ilalim ng pagkilos ng isang magnetic field, ang signal ng nuclear magnetic resonance imaging technology ay nagmumula sa pag-ikot ng ilang atomic nuclei, tulad ng hydrogen nuclei sa tubig. Gayunpaman, ang mga spin capable nuclei na ito ay pinainit sa RF field ng magnetic resonance, katulad ng microwave oven, na karaniwang nagpapahina sa signal ng magnetic resonance imaging technology. Ang Gadolinium ion ay hindi lamang may napakalakas na Spin magnetic moment, na tumutulong sa pag-ikot ng atomic nucleus, na pinapabuti ang posibilidad na makilala ang may sakit na tissue, ngunit mahimalang nagpapalamig din. Gayunpaman, ang gadolinium ay may tiyak na toxicity, at sa medisina, ang mga chelating ligand ay ginagamit upang i-encapsulate ang mga gadolinium ions upang maiwasan ang mga ito na makapasok sa mga tisyu ng tao.
Ang Gadolinium ay may malakas na magnetocaloric na epekto sa temperatura ng silid, at ang temperatura nito ay nag-iiba sa intensity ng magnetic field, na nagdudulot ng isang kawili-wiling aplikasyon - magnetic refrigeration. Sa panahon ng proseso ng pagpapalamig, dahil sa oryentasyon ng magnetic dipole, ang magnetic material ay magpapainit sa ilalim ng isang tiyak na panlabas na magnetic field. Kapag ang magnetic field ay inalis at insulated, bumababa ang temperatura ng materyal. Ang ganitong uri ng magnetic cooling ay maaaring mabawasan ang paggamit ng mga nagpapalamig tulad ng Freon at mabilis na lumamig. Sa kasalukuyan, sinusubukan ng mundo na bumuo ng aplikasyon ng gadolinium at mga haluang metal nito sa larangang ito, at gumawa ng maliit at mahusay na magnetic cooler. Sa ilalim ng paggamit ng gadolinium, maaaring makamit ang napakababang temperatura, kaya ang gadolinium ay kilala rin bilang "pinakamalamig na metal sa mundo".
Ang Gadolinium isotopes Gd-155 at Gd-157 ay may pinakamalaking thermal neutron Absorption cross section sa lahat ng Natural isotopes, at maaaring gumamit ng maliit na halaga ng gadolinium upang kontrolin ang normal na operasyon ng mga nuclear reactor. Kaya, ipinanganak ang gadolinium based light water reactors at gadolinium Control rod, na maaaring mapabuti ang kaligtasan ng mga nuclear reactor habang binabawasan ang mga gastos.
Ang Gadolinium ay mayroon ding mahusay na optical properties at maaaring gamitin upang gumawa ng optical isolator, katulad ng mga diode sa mga circuit, na kilala rin bilang light-emitting diodes. Ang ganitong uri ng light-emitting diode ay hindi lamang nagpapahintulot sa liwanag na dumaan sa isang direksyon, ngunit hinaharangan din ang pagmuni-muni ng mga dayandang sa optical fiber, na tinitiyak ang kadalisayan ng optical signal transmission at pagpapabuti ng kahusayan ng paghahatid ng mga light wave. Ang Gadolinium gallium garnet ay isa sa mga pinakamahusay na materyales sa substrate para sa paggawa ng mga optical isolator.
Oras ng post: Hul-06-2023