Gadolinium, phần tử 64 của bảng tuần hoàn.
Lanthanide trong bảng tuần hoàn là một gia đình lớn và tính chất hóa học của chúng rất giống nhau, vì vậy rất khó để tách chúng ra. Năm 1789, nhà hóa học người Phần Lan John Gadolin đã lấy một oxit kim loại và phát hiện ra oxit đất hiếm đầu tiên -Oxit yttri (III)Thông qua phân tích, mở lịch sử khám phá của các yếu tố đất hiếm. Năm 1880, nhà khoa học Thụy Điển Demeriak đã phát hiện ra hai yếu tố mới, một trong số đó sau đó đã được xác nhận làSamarium, và cái khác được chính thức được xác định là một yếu tố mới, Gadolinium, sau khi được nhà hóa học người Pháp Debuwa Bodeland thanh lọc.
Nguyên tố Gadolinium bắt nguồn từ quặng silicon beryllium gadolinium, rẻ tiền, mềm mại trong kết cấu, tốt về độ dẻo, từ tính ở nhiệt độ phòng và là một yếu tố đất hiếm tương đối hoạt động. Nó tương đối ổn định trong không khí khô, nhưng mất độ bóng của nó trong độ ẩm, hình thành dễ dàng và dễ bị tách ra như các oxit trắng. Khi bị đốt cháy trong không khí, nó có thể tạo ra các oxit trắng. Gadolinium phản ứng chậm với nước và có thể hòa tan trong axit để tạo thành muối không màu. Tính chất hóa học của nó rất giống với lanthanide khác, nhưng tính chất quang học và từ tính của nó hơi khác nhau. Gadolinium là Paramagnetism ở nhiệt độ phòng và từ tính sau khi làm mát. Đặc điểm của nó có thể được sử dụng để cải thiện nam châm vĩnh cửu.
Sử dụng sự tham số của gadolinium, tác nhân gadolinium được sản xuất đã trở thành một tác nhân tương phản tốt cho NMR. Việc tự nghiên cứu về công nghệ hình ảnh cộng hưởng từ hạt nhân đã được bắt đầu, và đã có 6 giải thưởng Nobel liên quan đến nó. Sự cộng hưởng từ hạt nhân chủ yếu là do chuyển động quay của các hạt nhân nguyên tử và chuyển động quay của các hạt nhân nguyên tử khác nhau khác nhau. Dựa trên các sóng điện từ phát ra bởi sự suy giảm khác nhau trong các môi trường cấu trúc khác nhau, vị trí và loại hạt nhân nguyên tử tạo nên đối tượng này có thể được xác định và hình ảnh cấu trúc bên trong của đối tượng có thể được vẽ. Theo tác động của từ trường, tín hiệu của công nghệ hình ảnh cộng hưởng từ hạt nhân xuất phát từ sự quay vòng của một số hạt nhân nguyên tử, như hạt nhân hydro trong nước. Tuy nhiên, các hạt nhân có khả năng spin này được làm nóng trong trường RF của cộng hưởng từ, tương tự như lò vi sóng, thường làm suy yếu tín hiệu của công nghệ hình ảnh cộng hưởng từ. Ion gadolinium không chỉ có khoảnh khắc từ tính quay rất mạnh, giúp quay vòng nhân nguyên tử, cải thiện xác suất nhận dạng của mô bị bệnh, mà còn giữ mát một cách kỳ diệu. Tuy nhiên, gadolinium có độc tính nhất định và trong y học, các phối tử chelating được sử dụng để gói gọn các ion gadolinium để ngăn chặn chúng xâm nhập vào các mô người.
Gadolinium có tác dụng từ tính mạnh ở nhiệt độ phòng và nhiệt độ của nó thay đổi theo cường độ của từ trường, mang đến một ứng dụng thú vị - làm lạnh từ tính. Trong quá trình làm lạnh, do hướng của lưỡng cực từ tính, vật liệu từ tính sẽ nóng lên dưới một từ trường bên ngoài nhất định. Khi từ trường được loại bỏ và cách nhiệt, nhiệt độ vật liệu giảm. Loại làm mát từ tính này có thể làm giảm việc sử dụng chất làm lạnh như Freon và hạ nhiệt nhanh chóng. Hiện tại, thế giới đang cố gắng phát triển ứng dụng của gadolinium và hợp kim của nó trong lĩnh vực này, và tạo ra một bộ làm mát từ tính nhỏ và hiệu quả. Dưới việc sử dụng gadolinium, có thể đạt được nhiệt độ cực thấp, vì vậy gadolinium còn được gọi là "kim loại lạnh nhất thế giới".
Gadolinium isotopes GD-155 và GD-157 có mặt cắt hấp thụ neutron nhiệt lớn nhất trong số tất cả các đồng vị tự nhiên và có thể sử dụng một lượng nhỏ gadolinium để kiểm soát hoạt động bình thường của các lò phản ứng hạt nhân. Do đó, các lò phản ứng nước nhẹ dựa trên gadolinium và thanh điều khiển gadolinium đã được sinh ra, có thể cải thiện sự an toàn của các lò phản ứng hạt nhân trong khi giảm chi phí.
Gadolinium cũng có các đặc tính quang học tuyệt vời và có thể được sử dụng để tạo ra các bộ cách ly quang, tương tự như điốt trong các mạch, còn được gọi là điốt phát sáng. Loại diode phát sáng này không chỉ cho phép ánh sáng đi theo một hướng, mà còn ngăn chặn sự phản xạ của tiếng vang trong sợi quang, đảm bảo độ tinh khiết của truyền tín hiệu quang và cải thiện hiệu suất truyền của sóng ánh sáng. Gadolinium gallium garnet là một trong những vật liệu cơ chất tốt nhất để chế tạo các bộ cách ly quang.
Thời gian đăng: Tháng 7-06-2023