Gadolīnijs, periodiskās tabulas 64. elements.
Lantanīds periodiskajā tabulā ir liela ģimene, un to ķīmiskās īpašības ir ļoti līdzīgas viena otrai, tāpēc tos ir grūti atdalīt.1789. gadā somu ķīmiķis Džons Gadolins ieguva metāla oksīdu un atklāja pirmo retzemju oksīdu -Itrija (III) oksīdsizmantojot analīzi, atklājot retzemju elementu atklāšanas vēsturi.1880. gadā zviedru zinātnieks Demeriaks atklāja divus jaunus elementus, no kuriem viens vēlāk tika apstiprinātssamārijs, bet otrs tika oficiāli identificēts kā jauns elements, gadolīnijs, pēc tam, kad to attīrīja franču ķīmiķis Debūva Bodelenda.
Gadolīnija elementa izcelsme ir silīcija berilija gadolīnija rūdas, kas ir lēta, mīksta pēc tekstūras, laba elastība, magnētiska istabas temperatūrā un ir salīdzinoši aktīvs retzemju elements.Tas ir samērā stabils sausā gaisā, bet mitruma ietekmē zaudē savu spīdumu, veidojot irdenas un viegli atdalāmas pārslas, piemēram, balti oksīdi.Dedzinot gaisā, tas var radīt baltus oksīdus.Gadolīnijs lēni reaģē ar ūdeni un var izšķīst skābē, veidojot bezkrāsainus sāļus.Tā ķīmiskās īpašības ir ļoti līdzīgas citam lantanīdam, taču tā optiskās un magnētiskās īpašības nedaudz atšķiras.Gadolīnijs ir paramagnētisms istabas temperatūrā un feromagnētisks pēc atdzesēšanas.Tās īpašības var izmantot pastāvīgo magnētu uzlabošanai.
Izmantojot gadolīnija paramagnētismu, iegūtais gadolīnija līdzeklis ir kļuvis par labu KMR kontrastvielu.Ir uzsākta kodolmagnētiskās rezonanses attēlveidošanas tehnoloģijas pašpētniecība, ar to saistītas 6 Nobela prēmijas.Kodolmagnētisko rezonansi galvenokārt izraisa atomu kodolu griešanās kustība, un dažādu atomu kodolu griešanās kustība ir atšķirīga.Pamatojoties uz elektromagnētiskajiem viļņiem, ko izstaro dažāda vājināšanās dažādās strukturālajās vidēs, var noteikt šo objektu veidojošo atomu kodolu stāvokli un veidu, kā arī uzzīmēt objekta iekšējo strukturālo attēlu.Magnētiskā lauka iedarbībā kodolmagnētiskās rezonanses attēlveidošanas tehnoloģijas signāls nāk no noteiktu atomu kodolu, piemēram, ūdeņraža kodolu, griešanās ūdenī.Tomēr šie spin spējīgie kodoli tiek uzkarsēti magnētiskās rezonanses RF laukā, līdzīgi kā mikroviļņu krāsnī, kas parasti vājina magnētiskās rezonanses attēlveidošanas tehnoloģijas signālu.Gadolīnija jonam ir ne tikai ļoti spēcīgs Spin magnētiskais moments, kas palīdz griezties atoma kodolam, uzlabo slimo audu atpazīšanas varbūtību, bet arī brīnumainā kārtā saglabā vēsumu.Tomēr gadolīnijam ir noteikta toksicitāte, un medicīnā helātus veidojošos ligandus izmanto gadolīnija jonu iekapsulēšanai, lai novērstu to iekļūšanu cilvēka audos.
Gadolīnijam ir spēcīga magnetokaloriskā iedarbība istabas temperatūrā, un tā temperatūra mainās atkarībā no magnētiskā lauka intensitātes, kas rada interesantu pielietojumu - magnētisko dzesēšanu.Saldēšanas procesā magnētiskā dipola orientācijas dēļ magnētiskais materiāls uzkarsīs zem noteikta ārējā magnētiskā lauka.Kad magnētiskais lauks tiek noņemts un izolēts, materiāla temperatūra samazinās.Šāda veida magnētiskā dzesēšana var samazināt aukstumaģentu, piemēram, freona, izmantošanu un ātri atdzist.Šobrīd pasaule cenšas attīstīt gadolīnija un tā sakausējumu pielietojumu šajā jomā un ražot nelielu un efektīvu magnētisko dzesētāju.Izmantojot gadolīniju, var sasniegt īpaši zemas temperatūras, tāpēc gadolīniju sauc arī par "vēsāko metālu pasaulē".
Gadolīnija izotopiem Gd-155 un Gd-157 ir lielākais termiskās neitronu absorbcijas šķērsgriezums starp visiem dabiskajiem izotopiem, un tie var izmantot nelielu daudzumu gadolīnija, lai kontrolētu normālu kodolreaktoru darbību.Tādējādi radās vieglā ūdens reaktori uz gadolīnija bāzes un gadolīnija vadības stienis, kas var uzlabot kodolreaktoru drošību, vienlaikus samazinot izmaksas.
Gadolīnijam ir arī lieliskas optiskās īpašības, un to var izmantot, lai izgatavotu optiskos izolatorus, kas līdzīgi diodēm ķēdēs, ko sauc arī par gaismas diodēm.Šāda veida gaismas diodes ne tikai ļauj gaismai iziet vienā virzienā, bet arī bloķē atbalsu atstarošanu optiskajā šķiedrā, nodrošinot optiskā signāla pārraides tīrību un uzlabojot gaismas viļņu pārraides efektivitāti.Gadolīnija gallija granāts ir viens no labākajiem substrāta materiāliem optisko izolatoru izgatavošanai.
Publicēšanas laiks: 06.07.2023