Gadolin

64. pierwiastek chemiczny

Gadolin (Gd, łac. gadolinium) – pierwiastek chemiczny z grupy lantanowców w układzie okresowym, posiadający silne własności ferromagnetyczne. Nazwa pochodzi od nazwiska fińskiego mineraloga i chemika Johana Gadolina. Został odkryty w 1880 r. przez Jeana Charles’a Galissarda de Marignac.

Gadolin
europ ← gadolin → terb
Wygląd
srebrzystobiały
Gadolin
Widmo emisyjne gadolinu
Widmo emisyjne gadolinu
Ogólne informacje
Nazwa, symbol, l.a.

gadolin, Gd, 64
(łac. gadolinium)

Grupa, okres, blok

–, 6, f

Stopień utlenienia

III

Właściwości metaliczne

lantanowiec

Właściwości tlenków

średnio zasadowe

Masa atomowa

157,25 ± 0,03[a][4]

Stan skupienia

stały

Gęstość

7901 kg/m³

Temperatura topnienia

1313 °C[1]

Temperatura wrzenia

3273 °C[1]

Numer CAS

7440-54-2

PubChem

23982

Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą
warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa)

WystępowanieEdytuj

Gadolin występuje w skorupie ziemskiej w ilości 6 ppm (wagowo). Najważniejszymi minerałami gadolinu są:

  • monacyt (Ce,La,Th,Nd,Y,Pr)PO4, zwany także piaskiem monacytowym;
  • bastnezyt (Ce,La,Nd,Y,Pr)CO3F, dużo rzadszy niż monacyt.

Ma kilka odmian alotropowych.

IzotopyEdytuj

Naturalnie występujący gadolin jest mieszaniną 5 izotopów stabilnych oraz 2 radioizotopów, z których 152Gd ma czas połowicznego rozpadu ok. bilion lat, a rozpadu 160Gd nigdy nie zaobserwowano (teoretycznie powinien ulegać podwójnemu rozpadowi β do 160Dy z T½ >1,3×1021 lat)[5]. Ponadto znanych jest 28 radioizotopów sztucznych o liczbach masowych od 136 do 169[6].

ZastosowanieEdytuj

Z izotopów sztucznych najszerzej wykorzystywane są 153Gd i 159Gd jako wskaźniki promieniotwórcze. Trwałe izotopy 155Gd i 157Gd stosuje się w technice reaktorowej, z uwagi na ich przekroje czynne na pochłanianie neutronów termicznych (odpowiednio: 70 kb/atom, 160 kb/atom).

Tlenek gadolinu Gd2O3 umieszcza się w prętach kontrolnych reaktorów jądrowych i szkłach ochronnych, zaś borek gadolinu GdB6 w prętach bezpieczeństwa i osłonach przed neutronami. Siarczany i inne związki gadolinu mają właściwości paramagnetyczne – wykorzystuje się je jako kontrast w badaniach jądrowym rezonansem magnetycznym.

Tlenosiarczek gadolinu (Gd2O2S) domieszkowany terbem wykazuje zieloną fosforescencję i jest stosowany w ekranach CRT[7] oraz jako scyntylator w obrazowaniu rentgenowskim[8].

Gadolin wykorzystywany jest do tworzenia stopów magnetokalorycznych, stosowanych w procesie rozmagnesowania adiabatycznego do uzyskiwania niskich temperatur.

Związek gadolinu gadobutrol (nazwa handlowa: Gadovist) znajduje zastosowanie jako dożylny środek kontrastowy przy badaniu magnetycznym rezonansem jądrowym[9].

Inne właściwościEdytuj

Temperatura Curie gadolinu to 20 °C[10].

UwagiEdytuj

  1. Znane są próbki geologiczne, w których pierwiastek ten ma skład izotopowy odbiegający od występującego w większości źródeł naturalnych. Masa atomowa pierwiastka w tych próbkach może więc różnić się od podanej w stopniu większym niż wskazana niepewność.

PrzypisyEdytuj

  1. a b David R. Lide (red.), CRC Handbook of Chemistry and Physics, wyd. 90, Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 4-14, ISBN 978-1-4200-9084-0 (ang.).
  2. Gadolinium −40 mesh, 99% trace rare earth metals basis, karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich, Merck KGaA, 17 września 2021, numer katalogowy: 263060 [dostęp 2022-08-15]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)
  3. Gadolinium (nr 263060) (ang.) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck KGaA) na obszar Stanów Zjednoczonych. [dostęp 2011-10-04]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)
  4. Thomas Prohaska i inni, Standard atomic weights of the elements 2021 (IUPAC Technical Report), „Pure and Applied Chemistry”, 94 (5), 2021, s. 573–600, DOI10.1515/pac-2019-0603 (ang.).
  5. F.A. Danevich, V.V. Kobychev, O.A. Ponkratenko, V.I. Tretyak, Yu.G. Zdesenko. Quest for double beta decay of 160Gd and Ce isotopes. „Nuclear Physics A”. 694 (1–2), s. 375, 2001. DOI: 10.1016/S0375-9474(01)00983-6. 
  6. Universal Nuclide Chart. nucleonica. [dostęp 2011-05-02].
  7. Nobuyuki Tsuda, Masaaki Tamatani, Fukaya Ajiro, Nagai Hitosi Projection CRT with a green emitting terbium activated lanthanum oxychloride phosphor exhibiting nearly constant light-output of elevated temperatures Patent US 5115306.
  8. Edwin H. Land Photographic product having x-ray intensifier screen as an integral component of theimage receiving sheet Patent US 3185841.
  9. Lesley J. Scott, Gadobutrol: A Review in Contrast-Enhanced MRI and MRA, „Clin Drug Investig.”, 38 (8), 2018, s. 773–784, DOI10.1007/s40261-018-0674-9, PMID30006819, PMCIDPMC6153968.
  10. CRC Handbook of Chemistry and Physics, David R. Lide (red.), wyd. 83, Boca Raton: CRC Press, 2002, s. 4-116, ISBN 978-0-8493-1556-5 (ang.).