gadolinij, element 64 periodnega sistema.
Lantanoidi v periodnem sistemu so velika družina, njihove kemijske lastnosti pa so si med seboj zelo podobne, zato jih je težko ločiti.Leta 1789 je finski kemik John Gadolin pridobil kovinski oksid in odkril prvi oksid redkih zemelj -Itrijev(III) oksidskozi analizo, ki odpira zgodovino odkritja elementov redkih zemelj.Leta 1880 je švedski znanstvenik Demeriak odkril dva nova elementa, od katerih je bilo kasneje potrjeno, da je edensamarij, drugi pa je bil uradno identificiran kot nov element, gadolinij, potem ko ga je očistil francoski kemik Debuwa Bodeland.
Element gadolinij izvira iz silicijeve berilijeve gadolinijeve rude, ki je poceni, mehke teksture, dobre duktilnosti, magnetna pri sobni temperaturi in je relativno aktiven redkozemeljski element.Na suhem zraku je razmeroma stabilen, pri vlagi pa izgubi sijaj, pri čemer tvori ohlapne in zlahka ločljive luske, podobne belim oksidom.Pri gorenju na zraku lahko tvori bele okside.Gadolinij počasi reagira z vodo in se lahko raztopi v kislini, da tvori brezbarvne soli.Njegove kemijske lastnosti so zelo podobne drugim lantanidom, vendar so njegove optične in magnetne lastnosti nekoliko drugačne.Gadolinij je paramagnetizem pri sobni temperaturi in feromagneten po ohlajanju.Njegove lastnosti se lahko uporabljajo za izboljšanje trajnih magnetov.
Z uporabo paramagnetizma gadolinija je proizvedeno gadolinijevo sredstvo postalo dobro kontrastno sredstvo za NMR.Začelo se je samoraziskovanje tehnologije slikanja z jedrsko magnetno resonanco in s tem je bilo povezanih 6 Nobelovih nagrad.Jedrsko magnetno resonanco v glavnem povzroča vrtilno gibanje atomskih jeder, vrtilno gibanje različnih atomskih jeder pa se razlikuje.Na podlagi elektromagnetnih valov, ki jih oddaja različno slabljenje v različnih strukturnih okoljih, je mogoče določiti položaj in vrsto atomskih jeder, ki sestavljajo ta objekt, ter izrisati notranjo strukturno podobo objekta.Pod delovanjem magnetnega polja prihaja signal tehnologije slikanja z jedrsko magnetno resonanco iz vrtenja nekaterih atomskih jeder, kot so vodikova jedra v vodi.Vendar se ta jedra, ki se lahko vrtijo, segrevajo v RF polju magnetne resonance, podobno kot v mikrovalovni pečici, kar običajno oslabi signal tehnologije slikanja z magnetno resonanco.Gadolinijev ion nima samo zelo močnega Spin magnetnega momenta, ki pomaga vrteti atomsko jedro, izboljša verjetnost prepoznavanja obolelega tkiva, ampak tudi čudežno ohranja hladno.Vendar ima gadolinij določeno toksičnost in v medicini se kelatni ligandi uporabljajo za inkapsulacijo gadolinijevih ionov, da preprečijo njihov vstop v človeška tkiva.
Gadolinij ima močan magnetokalorični učinek pri sobni temperaturi, njegova temperatura pa se spreminja z jakostjo magnetnega polja, kar prinese zanimivo uporabo - magnetno hlajenje.Med postopkom hlajenja se zaradi usmerjenosti magnetnega dipola magnetni material segreje pod določenim zunanjim magnetnim poljem.Ko se magnetno polje odstrani in izolira, se temperatura materiala zmanjša.Ta vrsta magnetnega hlajenja lahko zmanjša uporabo hladilnih sredstev, kot je freon, in se hitro ohladi.Trenutno svet poskuša razviti uporabo gadolinija in njegovih zlitin na tem področju ter izdelati majhen in učinkovit magnetni hladilnik.Z uporabo gadolinija je mogoče doseči ultra nizke temperature, zato je gadolinij znan tudi kot "najhladnejša kovina na svetu".
Izotopa gadolinija Gd-155 in Gd-157 imata največji presek absorpcije termalnih nevtronov med vsemi naravnimi izotopi in lahko uporabita majhno količino gadolinija za nadzor normalnega delovanja jedrskih reaktorjev.Tako so se rodili lahkovodni reaktorji na osnovi gadolinija in gadolinijeva kontrolna palica, ki lahko izboljša varnost jedrskih reaktorjev in hkrati zmanjša stroške.
Gadolinij ima tudi odlične optične lastnosti in se lahko uporablja za izdelavo optičnih izolatorjev, podobnih diodam v vezjih, znanih tudi kot svetleče diode.Ta vrsta svetleče diode ne omogoča samo prehajanja svetlobe v eno smer, ampak tudi blokira odboj odbojev v optičnem vlaknu, kar zagotavlja čistost prenosa optičnega signala in izboljša učinkovitost prenosa svetlobnih valov.Gadolinijev galijev granat je eden najboljših substratnih materialov za izdelavo optičnih izolatorjev.
Čas objave: 6. julij 2023