Gadolinium, prvek 64 periodické tabulky.
Lanthanoidy v periodické tabulce jsou velkou rodinou a jejich chemické vlastnosti jsou si navzájem velmi podobné, takže je obtížné je oddělit.V roce 1789 získal finský chemik John Gadolin oxid kovu a objevil první oxid vzácných zemin -Oxid yttritýprostřednictvím analýzy, která otevírá historii objevů prvků vzácných zemin.V roce 1880 objevil švédský vědec Demeriak dva nové prvky, z nichž jeden byl později potvrzensamariuma druhý byl oficiálně identifikován jako nový prvek, gadolinium, poté, co jej vyčistil francouzský chemik Debuwa Bodeland.
Gadolinium prvek pochází z křemíkové beryllium gadolinium rudy, která je levná, měkká textura, dobrá tažnost, magnetická při pokojové teplotě a je relativně aktivním prvkem vzácných zemin.Je relativně stabilní v suchém vzduchu, ale ztrácí svůj lesk ve vlhkosti, tvoří volné a snadno oddělitelné vločky jako bílé oxidy.Při spalování na vzduchu může vytvářet bílé oxidy.Gadolinium pomalu reaguje s vodou a může se rozpouštět v kyselině za vzniku bezbarvých solí.Jeho chemické vlastnosti jsou velmi podobné jiným lanthanoidům, ale jeho optické a magnetické vlastnosti se mírně liší.Gadolinium je paramagnetismus při pokojové teplotě a feromagnetický po ochlazení.Jeho vlastnosti lze využít ke zlepšení permanentních magnetů.
Použitím paramagnetismu gadolinia se vyrobené gadoliniové činidlo stalo dobrým kontrastním činidlem pro NMR.Byl zahájen vlastní výzkum technologie zobrazování pomocí nukleární magnetické rezonance a bylo s ním uděleno 6 Nobelových cen.Nukleární magnetická rezonance je způsobena hlavně spinovým pohybem atomových jader a spinový pohyb různých atomových jader se mění.Na základě elektromagnetických vln vyzařovaných různým útlumem v různých strukturních prostředích lze určit polohu a typ atomových jader, které tvoří tento objekt, a nakreslit vnitřní strukturální obraz objektu.Při působení magnetického pole pochází signál technologie nukleární magnetické rezonance z rotace určitých atomových jader, jako jsou jádra vodíku ve vodě.Tato jádra schopná rotace jsou však zahřívána v RF poli magnetické rezonance, podobně jako v mikrovlnné troubě, což typicky oslabuje signál technologie zobrazování magnetickou rezonancí.Gadoliniový iont má nejen velmi silný spinový magnetický moment, který napomáhá roztočení atomového jádra, zlepšuje pravděpodobnost rozpoznání nemocné tkáně, ale také zázračně chladí.Gadolinium má však určitou toxicitu a v medicíně se chelatační ligandy používají k zapouzdření gadolinových iontů, aby se zabránilo jejich vstupu do lidských tkání.
Gadolinium má při pokojové teplotě silný magnetokalorický efekt a jeho teplota se mění s intenzitou magnetického pole, což přináší zajímavou aplikaci – magnetické chlazení.Během procesu chlazení se vlivem orientace magnetického dipólu magnetický materiál zahřeje pod určitým vnějším magnetickým polem.Když je magnetické pole odstraněno a izolováno, teplota materiálu klesá.Tento druh magnetického chlazení může snížit spotřebu chladiv, jako je freon, a rychle se ochladit.V současné době se svět snaží vyvinout aplikaci gadolinia a jeho slitin v této oblasti a vyrobit malý a účinný magnetický chladič.Při použití gadolinia lze dosáhnout ultra nízkých teplot, takže gadolinium je také známé jako „nejchladnější kov na světě“.
Izotopy gadolinia Gd-155 a Gd-157 mají největší absorpční průřez tepelných neutronů ze všech přírodních izotopů a mohou používat malé množství gadolinia k řízení normálního provozu jaderných reaktorů.Tak se zrodily lehkovodní reaktory na bázi gadolinia a gadolinium Control rod, které mohou zlepšit bezpečnost jaderných reaktorů a zároveň snížit náklady.
Gadolinium má také vynikající optické vlastnosti a lze z něj vyrobit optické izolátory, podobně jako diody v obvodech, známé také jako světelné diody.Tento typ světelné diody nejen umožňuje průchod světla jedním směrem, ale také blokuje odraz ozvěn v optickém vláknu, čímž zajišťuje čistotu přenosu optického signálu a zlepšuje účinnost přenosu světelných vln.Gadolinium gallium granát je jedním z nejlepších substrátových materiálů pro výrobu optických izolátorů.
Čas odeslání: Červenec-06-2023