Gadolinio -rakenne, ominaisuudet, hankkiminen, käyttö

Hän Gadolinio Se on metalli, joka kuuluu harvinaisten maametalliryhmään, jonka kemiallinen symboli on GD. Se esiintyy oksidin puuttuessa hopeavalkoinen väri. Se on stabiili kuivassa ilmassa, mutta hapettunut kostealla ilmalla muodostaen tumman oksidin. Se reagoi myös kuuman veden kanssa gadoliniumhydroksidin muodostamiseksi.

Gadolinio-fluoresoiva kompleksimuoto ja esittelee muita erityisiä fysikaalisia ominaisuuksia: se on magneto-tuolijohta, toisin sanoen sen lämpötila riippuu olemassa olevasta magneettikentästä. Se on paramagneettinen elementin lisäksi, josta tulee ferromagneettinen alhaisissa lämpötiloissa.

Metallinen gadoliniuminäyte. Lähde: Hi-Res-kuvat kemiallisista elementeistä/CC kirjoittanut (https: // creativecommons.Org/lisenssit/by/3.0)

Gadoliniossa on 17 ºC Curie -piste. On runsaasti 5.2 ppm maan Cortezissa. Hänen läsnäolonsa on osoitettu joissain vihanneksissa, kuten tilli, punainen juurikka ja roomalainen salaatti.

Jean de Marignac löysi Gadolinion vuonna 1800 tutkimuksen kautta Samarskita -mineraalista saadun gadoliinioksidin tutkimuksen kautta. Paradoksaalisesti gadoliniitti mineraalissa on vain jälkiä tästä metallista, jonka todellinen mineraloginen lähde koostuu monasiitista ja bastnesite -mineraaleista.

[TOC]

Löytö

Gadolinio löysi vuonna 1880 sveitsiläisen kemisti Jean Charles Gelissard de Marignac. Tämä tiedemies onnistui tunnistamaan oksidissa, joka on saatu Samarkita Mineralilta, joka on uusi spektroskooppinen tietue, joka osoitettiin sitten, että se vastasi gadoliinimetallien esittämää asiaa.

On merkki siitä, että Marignac valmisti gadoliinioksidia cerita -malmista Samarskitan sijasta, kutsuen oksidia "gadoliinia".  Vuonna 1886 ranskalainen kemisti Paul Émile Lacog Boisbaudranissa onnistui eristämään gadoliinimetallin oksidistaan.

Tämä vahvisti Marignacin havainnot ja määrittelemään Gadolinion löytö. Boisbaudranista, kuultuaan Marignacin kanssa, hän osoitti uuden metallin nimen Gadolinio -nimen 1800 -luvun mineralogisti: John Gadolinin kunniaksi.

Voi palvella sinua: happasuolat (oksit)

John Gadolin (1760-1752) oli suomalainen kemisti, joka tutki vuonna 1792 Tukholman lähellä kerätyn mustan mineraalin ja havaitsi, että se sisälsi 38% harvinaisen maan oksidista, jota hän kutsui Itriaksi.

Vuonna 1800 mineraalia kutsuttiin gadoliiniksi gadolinitana. Myöhemmin todettiin kuitenkin, että se ei ollut erityisen rikas gadoliniossa, mutta että siinä tuskin oli jälkiä tästä metallista.

Gadoliinin kemiallinen rakenne

Gadolinio voi omaksua kaksi kiteistä rakennetta:

-Kompakti kuusikulmainen (HCP) huoneenlämpötilassa, nimeltään α-GD

-Kuutio, joka on keskittynyt kehoon (BCC), yli 1235 ºC, joka on esitetty β-GD: nä

Elektroninen kokoonpano

Elektroninen gadoliniumkokoonpano

Gadolinion lyhennetty elektroninen kokoonpano on:

[Xe] 4f⁷ 5 D¹ 6s²

Siinä tulisi olla kahdeksan elektronia 4F -kiertoradalla, koska se on lantanidien kahdeksas jäsen; Mutta sen sijaan hänellä on seitsemän, elektronilla 5D -kiertoradalla. Tämä on yksi monista kiertoratojen täyttämisjärjestyksessä.

Gadolinion ominaisuudet

Fyysinen ulkonäkö

Hopeavalkoinen kiinteä metalli. Gadolinio on taipuisa ja muokattava metalli.

Atominumero

64

Moolimassa

157 g/mol

Sulamispiste

1312 ºC

Kiehumispiste

3000 ºC

Tiheys

7.90 g/cm³

Sulamislämpö

10.05 kJ/mol

Höyrystyslämpö

301.3 kJ/mol

Hapetustilat

0, +1, +2 ja +3, jälkimmäinen (GD³⁺) Tärkein hapettumistila.

Elektronegatiivisuus

1.2 Pauling -asteikolla

Ionisaatioenergiat

Ensimmäinen: 593.4 kJ/mol

Toinen: 1170 kJ/mol

Kolmas: 1190 kJ/mol

Magnetismi

Lämpötiloissa, jotka ovat alle 20 ºC (curie 17 ºC), se käyttäytyy kuin ferromagneettinen metalli, ts. Ja yli 20 ºC: n lämpötiloissa se käyttäytyy kuin paramagneettinen metalli.

Gadoliniolla on ominaisuus olla lämpömagneettinen, koska se nostaa lämpötilaansa saapuessaan magneettikenttään; ja vähenee poistuessaan tästä. Lisäksi gadoliniolla on korkea sähkövastusarvo (131 µω-cm).

Voi palvella sinua: kromatogrammi

Reaktiivisuus

Suurin osa Gadolinion muodostamista yhdisteistä on Valencia +3: n kanssa. Metalli on stabiili kuivassa ilmassa, mutta se on pilaantunut märällä ilmalla, muodostaen huijarin oksidin, GD₂JOMPIKUMPI₃, joka sitten tummenee eikä suojaa sitä seuraavilta hapettumisilta.

Gadolinio ei liukene kylmään veteen, mutta se pystyy reagoimaan kuuman veden kanssa gadoliiniumhydroksidin, GD (OH) muodostamiseksi₃. Gadolinio on vahva pelkistävä aine, joka toimii vähentämällä metallioksideja.

Se reagoi myös kaikkien halogeenien kanssa valkoisten halogenidien muodostamiseksi; Lukuun ottamatta gadoliniumjodidia, joka on keltainen. Reagoi happojen kanssa lukuun ottamatta fluoriahappoa, jonka kanssa se muodostaa suojakerroksen.

Saada

Kuten monet harvinaiset maametallit, Gadolinio saadaan taloudellisesti Monacita- ja Bastnäsita -mineraaleista. Kun nämä mineraalit on saatu, ne murskataan niiden vähentämiseksi fragmentteihin ja siten aloittamaan eristysprosessi.

Ensimmäinen vaihe on mineraalifragmenttien käsittely suolahapolla liukenemattomien oksidien muuttamiseksi liukoisiksi klorideiksi. Sitten suodatettu neste neutraloidaan lisäämällä natriumhydroksidia pH: n säätämiseksi välillä 3 - 4, mikä tuottaa toriumhydroksidin saostumista.

Gadolinio -sirut. Lähde: W. Oelen, cc by-sa 3.0, Wikimedia Commons

Sitten ammoniumoksalaatin supernatantti käsitellään siten, että harvinaisten maametallien liukenemattomien oksalaattien muodostuminen tapahtuu. Nämä oksalaatit lämmitetään niiden muuntamiseksi oksideiksi, joita käsitellään vuorotellen typpihapolla, mikä tuottaa serion saostumisen.

Supernatanttia käsitellään magnesiumnitraatilla gadoliinin, samariumin ja Europion kaksoiskiteytyneiden suolojen tuottamiseksi, jotka voidaan erottaa käyttämällä ioninvaihtokromatografiaa.

Metallinen gadolinium voidaan lopulta saada sen oksideista tai suoloista, jotka ottavat ne 1450 ºC: iin, ja vähentämällä niitä kalsiumilla inertissä argon -ilmakehässä.

Käyttää/sovelluksia

Magneettinen jäähdytys

Gadolinion, Piiliion ja Germanion seokset, jotka on valettu Arcon, osoittavat magneto-corisen vaikutuksen. Toisin sanoen sen lämpötilaan vaikuttaa sen magneettikentän voimakkuus, johon ne altistuvat. Tämä ominaisuus on toiminut perustana magneettisen jäähdytyksen perustamiselle.

Se voi palvella sinua: 1-Octeno: Ominaisuudet, synteesi, käyttö, turvaarkki

Teollisuuden edustajat

Gadoliniumia käytetään rauta- ja kromiseoksissa korkeiden lämpötilojen ja korroosionkestävyyden parantamiseksi.

Sen yhdisteitä käytetään vihreänä fosforina väritelevisioputkissa. Lisäksi gadoliniumia käytetään fosforilähteenä fluoresoivissa lampuissa, X -ray -tehostavissa näytöissä ja X -roy -tomografian karandlereissa.

Gadolinioa käytetään itititriumin kanssa granttien valmistuksessa, joilla on mikroaaltolaite. Sitä käytetään myös magneettien, elektronisten komponenttien, kuten videotallentimien ja kompaktien levyjen (CD) ja tietokonemuistojen valmistuksessa.

Ydinreaktorit

Poikkileikkauksensa vuoksi Gadoliniolla on suuri kyky kaapata neutroneja, mikä mahdollistaa sen käytön kilpi- ja kontrollipalkina ydinreaktoreissa.

Lääkärit

Gadolinion magneettiset ominaisuudet ovat antaneet sen käyttämään kontrastikompleksien muodostamista, hyödyllisiä magneettikuvauskuvissa (RMI).  Kontrastimateriaali injektoidaan laskimonsisäisesti, sallimalla joitain seuraavista lääketieteellisistä tutkimuksista:

-Syöpäkasvaimien evoluutiotila

-Sydänkuvia perfuusiosta, sydämen kudoksen karakterisoinnilla ja sydänlihaksen fibroosin kvantifioinnilla

-Diagnoosi potilailla, joilla on keskushermoston poikkeavuuksia jne.

Gadolinium -kontrastiratkaisu injektoidaan suoraan polven niveliin, kyynärpäähän ja olkapäähän magneettikuvauskuvien saavuttamiseksi sen eheydestä ja toiminnasta.

Viitteet

1. Shiver & Atkins. (2008). Epäorgaaninen kemia. (Neljäs painos). MC Graw Hill.
2. Wikipedia. (2020). Gadoliini. Haettu: vuonna.Wikipedia.org
3. Lentech b.V. (2020). Gadoliini. Toipunut: lentech.com
4. Kansallinen bioteknologiatietojen keskus. (2020). Gadoliini.  Pubchem Comunundin yhteenveto CID 23974: lle. Toipunut: Pubchem.NCBI.Nlm.NIH.Hallitus
5. DR. Doug Stewart. (2020). Gadolinium -elementti tosiasiat. Toipunut: Chemicool.com
6. Enyclopaedia Britannica -toimittajat. (2020). Torium. Toipunut: Britannica.com
7. Elsevier B.V. (2020). Gadoliini. Tiede. Haettu: ScienEdirect.com