Оксид рідкоземельного металу Гадоліній, Gadolinium oxide. ..

Оксид рідкоземельного металу Гадоліній, Gadolinium  oxide 99.9%, являє собою порошкообразну речовину білого кольору. Використовуються в керамічній промисловості, як  компоненти при виготовленні скла.

Гадоліній — хімічний елемент з символом Gd і атомним номером 64. Це сріблясто-білий, ковкий та пластичний рідкісноземельний метал. Належить до групи лантаноїдів. Зустрічається в природі тільки у зв'язаній формі.

Зміст
  [сховати] 

1Загальна інформація
2Історія
3Характеристика
3.1Фізичні властивості
3.2Хімічні властивості
3.2.1Хімічні сполуки

3.3Ізотопи

4Розповсюдження в природі
5Виробництво
6Застосування
7Біологічна роль
8Безпека, токсичність
9Див. також
10Примітки
11Посилання
12Література

Загальна інформація[ред.  • ред. код]

Гадоліній у вигляді металу має незвичайні металургійні властивості, в тому сенсі, що навіть 1% гадолінію може значно поліпшити тривкість і стійкість до окислення за високої температури сплавів заліза та хрому. Гадоліній, як метал або у складі солей має виключно високе поглинання нейтронів і завдяки цьому використовуються для захисту в від нейтронів у ядерній промисловості та при нейтронографії. Як і більшість рідкісноземельних елементів, гадоліній часто зустрічається у форми тривалентних іонів, які мають флуоресцентні властивості. Солі Gd(III) використовуються в складі зелених люмінофорів.

Історія[ред.  • ред. код]

Перший елемент ітрієвої землі в періодичній системі елементів було знайдено Жаном Шарлем Галісардом Маріньяком у 1880 році спектроскопічним методом в мінералах Церіті та Ґадолініті. У 1886 він добув білий порошок з Самарскіту та назвав його Y з самарскіту. У той самий рік Поль Еміль Лекок де Буабодран добув оксид гадолінію і назвав елемент на честь відкривача мінералу Гадолініту — фінського хіміка Йогана Ґадоліна.
Лише у 1935 році Жоржу Урбану вдалося добути елементарний Гадоліній.

Характеристика[ред.  • ред. код]

 
Зразок металічного гадолінію

Фізичні властивості[ред.  • ред. код]

Гадоліній являє собою сріблясто-білий ковкий та пластичний рідкісноземельний метал. Він кристалізується в гексагональній сингонії, щільноупакованної α-форми за кімнатної температури, але при нагріванні до температури вище 1235 °C, він перетворюється на β-форму, яка має кубічну структуру.[1]

Гадоліній-157 має найвищій переріз поглинання теплових нейтронів серед усіх стабільних нуклідів: 259000 барн. Тільки ксенон-135 має більш високий поперечний переріз, 2 млн барн, але цей ізотоп є нестійким[2]. Гадоліній є феромагнетиком при температурах нижче 20°С[3] і сильно парамагнітний вище цієї температури. Гадоліній демонструє магнітокалориметричний ефект — його температура підвищується, коли він входить в магнітне поле, і зменшується, коли він покидає його. Температура знижується на 5°С для сплаву гадолінію Gd85Er15, є сплав кремнію Gd5Si2Ge2, що маює більший ефект, але при значно нижчій температурі переходу (85К)[4] Окремі атоми гадолінію було введено у молекулу фулерену і отримано зображення за допомогою трансмісійногоо електронного мікроскопа (ТЕМ)[5]. Окремі атоми Gd і малих кластерів з Gd також було поміщено в вуглецеві нанотрубки.[6]

Хімічні властивості[ред.  • ред. код]

Гадоліній реагує з більшістю елементів з формуванням бінарних сполук: азотом, вуглецем, сіркою, фосфором, бором, селеном, кремнієм та миш'яком при підвищених температурах.[7] На відміну від інших рідкісноземельних елементів, металевий гадоліній є відносно стійким на сухому повітрі. Тим не менш, він доволі швидко окиснюється у вологому повітрі, утворюючи гідратований гадолінію(III) оксид (Gd2O3) з поверхні, що захищає метал від подальшого окиснення.

4 Gd + 3O2 → 2 Gd2O3
Гадоліній є сильним відновлювачем, який здатний відновлювати оксиди багатьох металів до елементного стану. Гадоліній повільно реагує з холодною водою і досить швидко з гарячою, з утворенням гідроксиду гадолінію:

2Gd + 6H2O → 2Gd(OH)3 + 3H2
Металічний гадоліній легко піддається дії розведеної сірчаної кислоти з утворенням розчинів, що містять безбарвні іони Gd(III), які існують в розчині як [Gd(OH2)9]3+-комплекси:[8]

2Gd + 3H2SO4 + 18H2O → 2[Gd(H2O)9]3+ +...