Gadolinium

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Gadolinium ( ˌgædəˈlɪniəm ) est un élément chimique qui a le Gd de symbole et le nombre atomique 64 de .

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Caractéristiques notables

Le gadolinium est un argenté-blanc, un malléable et le métal de terres rares malléable du avec un lustre métallique. Il se cristallise sous forme close-packed hexagonale du l'alpha à la température ambiante, mais, une fois de chauffage au 1508 K ou plus, il transforme en sa bêta forme, qui a une structure cubique Body-centered du .

À la différence d'autres éléments de terres rares, le gadolinium est relativement stable en air sec. Cependant, il se ternit rapidement en air moite du et forme un oxyde lâche-adhérent que le délite au loin, et puis expose plus de surface à l'oxydation. Le gadolinium réagit lentement avec de l'eau, et il est soluble en acides dilués.

Gadolinium-157 a la section transversale de la capture la plus élevée du neutron thermique de n'importe quel nuclide connu excepté le Xenon-135 , 49.000 granges , mais il a également une vitesse rapide de grillage, limitant son utilité comme matériel nucléaire de la tringle de commande .

Le gadolinium devient le supraconducteur au-dessous d'une température critique de 1. C'est fortement le paramagnétique à la température ambiante, et présente les propriétés ferromagnétiques du au-dessous de la température ambiante.

Le gadolinium démontre un effet magnéto-calorique par lequel sa température augmente quand elle entre dans un champ magnétique et diminue quand elle part du champ magnétique. L'effet est considérablement plus fort pour le Gd ₅ (GE ₂ de l'alliage de gadolinium de de SI ₂) .

Applications

Le gadolinium est employé pour faire les grenats de yttrium de gadolinium de qui ont des applications de la micro-onde , et des composés de gadolinium sont employés pour préparer les phosphores pour des tubes du TV de couleur. Le gadolinium est également employé pour les disques compacts de fabrication et le de mémorisation par ordinateur.

Le gadolinium est employé dans les systèmes nucléaires de la propulsion marine comme poison brûlable . Le gadolinium ralentit le taux initial de réaction, mais, car il se délabre, d'autres poisons de neutron de s'accumulent, tenant compte des noyaux longs. Le gadolinium est également employé comme mesure d'arrêt secondaire et emergency dans des quelques réacteurs nucléaires, en particulier du type du CANDU .

Le gadolinium possède également les propriétés métallurgiques du peu commun , avec aussi le peu de que 1% de gadolinium améliorant le workability et la résistance du fer , du chrome , et des alliages relatifs aux températures et à l'oxydation .

En raison de leurs propriétés paramagnétiques du , des solutions des complexes organiques de gadolinium du et les composés de gadolinium sont employés en tant qu'agents intraveineux de Radiocontrast du pour augmenter des images dans la formation image de résonance magnétique médical. Le Magnevist est l'exemple le plus répandu.

Sans compter que le MRI , gadolinium (Gd) est également employé dans l'autre formation image. Dans le rayon X , le gadolinium est contenu dans la couche de phosphore, suspendant dans une matrice de polymère au détecteur. Terbium - le a enduit l'oxysulfide (Gd₂O₂S de gadolinium de : La TB) à la couche de phosphore est de convertir les rayons X libérant de la source en lumière. Gd peut émettre à 540nm (spectre de de feu vert = 520 - 570nm), qui est très utile pour augmenter la qualité de formation image du rayon X qui est exposé au film photographique. Près de la gamme de spectre de Gd, le composé a également un K-bord à volt de 50 kiloelectron (kev), qui signifie que son absorption du rayon X par des interactions photoélectriques du est grand. La conversion d'énergie de Gd est jusqu'à 20%, qui signifie, un cinquième du rayon X heurtant sur la couche de phosphore peut être convertie en photons légers.

Oxyorthosilicate (Gd₂SiO₅, GSO de gadolinium de ; habituellement enduit par 0.1-1% de ce ) est un monocristal qui est employé comme Scintillator dans l'équipement médical de formation image comme en tant que tomographie d'émission de positron (ANIMAL FAMILIER), et pour détecter des neutrons.

Le grenat (Gd₃Ga₅O₁₂) de gallium de gadolinium de est un matériel avec de bonnes propriétés optiques, et est employé dans la fabrication de divers composants optiques et comme matériel de substrat pour les films magnéto-optiques.

À l'avenir, le sulfate éthylique de gadolinium de , qui a extrêmement - de basses caractéristiques de bruit, peut être employé dans des MASERs en outre, le moment magnétique élevé du gadolinium et la basse température (qui de curie de se trouve juste à la température ambiante) suggèrent des applications comme composant magnétique pour sentir chaude et froide.

En raison de la section efficace de neutrons extrêmement élevée du gadolinium, cet élément est très efficace pour l'usage avec la neutronographie .

Histoire

Dans le 1880 , le suisse Jean Charles Galissard de Marignac du chimiste du lignes spectroscopiques observées dues au gadolinium dans les échantillons de Didymium et de Gadolinite ; Le français Paul Émile Lecoq de Boisbaudran de chimiste du a séparé le gadolinia , l'oxyde de du gadolinium, du de Mosander Yttria dans le 1886 . L'élément lui-même a été isolé tout récemment.

Le gadolinium, comme le Gadolinite minéral , est baptisé du nom de finlandais Johan Gadolin de chimiste du et de géologue .

En littérature plus ancienne, la forme normale de l'élément s'appelle souvent une terre de , signifiant que l'élément est venu de la terre. En fait, le gadolinium est l'élément qui vient de la terre, gadolinia. Les terres sont des composés de l'élément et d'un ou plusieurs autres éléments. Les deux combiner-éléments les plus communs sont l'oxygène et soufre. Par exemple, le gadolinia contient l'oxyde de gadolinium (Gd₂O₃).

Rôle biologique

Le gadolinium n'a aucun rôle biologique indigène connu, mais dans la recherche sur les systèmes biologiques il a quelques rôles. Il est employé car un composant des agents de contraste du MRI comme, dans l'état d'oxydation 3+, le métal a 7 électrons non appariés de f. Ceci fait détendre l'eau autour de l'agent de contraste rapidement, augmentant la qualité du balayage de MRI. En second lieu, en tant que membre du Lanthanides , il est employé dans diverses expériences d'électrophysiologie de la Manche d'ion de , où il est employé pour bloquer des canaux de fuite de sodium, comme pour étirer les canaux activés d'ion.

Occurrence

Le gadolinium n'est jamais trouvé en nature comme élément libre, mais est contenu en beaucoup de minerais rares tels que le Monazite et le Bastnäsite . Il se produit seulement dans des traces dans le Gadolinite minéral , qui a été également baptisé du nom de Johan Gadolin . Aujourd'hui, il est préparé par le les techniques d'échange ionique de l'extraction par solvants de et de , ou par la réduction de son fluorure anhydre avec du calcium métallique .

Valeur

Dans le 1994 , le coût de gadolinium était au sujet du US$ 0.12 par gramme , et il a seulement augmenté en valeur par environ US$ 0.01 par gramme depuis lors. $55 par
de livre (ou $0.121 par gramme) 1995 . $55 par
de livre (ou $0.121 par gramme) 1996 . $115 par
du kilogramme (ou $0.115 par gramme) 1997 . $115 par
de kilogramme (ou $0.115 par gramme) 1998 . $115 par
de kilogramme (ou $0.115 par gramme) 1999 . $115 par
de kilogramme (ou $0.115 par gramme) 2000 . $130 par
de kilogramme (ou $0. $130 par
de kilogramme (ou $0. $130 par
de kilogramme (ou $0. $130 par kilogramme (ou $0.13 par gramme)
2004 . $130 par
de kilogramme (ou $0. $130 par kilogramme (ou $0.13 par gramme)

Composés

Les composés du gadolinium incluent :
GdF₃ des fluorures
GdCl₃ des chlorures
GdBr₃ des bromures
GdI₃ des iodures
Gd₂O₃ des oxydes
Gd₂S₃ des sulfures
GdN des nitrures
Produits organiques : Gadodiamide

Le voient également les composés de gadolinium de .

Isotopes

voient également : Isotopes du gadolinium

Le gadolinium naturel se compose de 5 isotopes stables ¹⁵⁴Gd, ¹⁵⁵Gd, ¹⁵⁶Gd, ¹⁵⁷Gd et ¹⁵⁸Gd, et 2 radio-isotopes ¹⁵²Gd et ¹⁶⁰Gd de , avec ¹⁵⁸Gd étant le plus abondant (abondance normale de 24.

Trente radio-isotopes ont été caractérisés, avec être le plus stable ¹⁶⁰Gd avec une demi vie de plus que 1.3× ; années 10²¹ (on n'a pas observé l'affaiblissement - seulement la limite inférieure sur la demi vie est connue), alpha-délabrant ¹⁵²Gd avec une demi vie de 1.08× ; années 10¹⁴, et ¹⁵⁰Gd avec une demi vie de 1.79× ; années 10⁶. Tous les isotopes restants sont radioactifs, ayant des demi vies plus moins de 74. La majorité de ces derniers ont des demi vies plus moins de 24. Les isotopes de gadolinium ont 4 isomères métastables avec être le plus stable ^143mGd (½ de t_{110 secondes), ^145mGd (½} de t_{85 secondes) et ^141mGd (½} de t_24.

Le mode d'affaiblissement primaire aux poids atomiques inférieur l'isotope stable le plus abondant, ¹⁵⁸Gd, est la capture des électrons , et le mode primaire à des poids atomiques plus élevés est la décadence bêta . Les produits de base d'affaiblissement de pour des isotopes des poids inférieurs à ¹⁵⁸Gd sont les isotopes d'Eu d'élément (europium ) et les produits de base à des poids plus élevés sont les isotopes de TB d'élément (terbium ).

Gadolinium-153 a une demi vie de 240.4 jours ±10 et émet le rayonnement gamma avec les crêtes fortes à 41keV et à 102keV. Il est employé comme une source de rayon gamma dans le rayon X absorptiometry ou des mesures de densité d'os pour le criblage de l'ostéoporose , et dans le système portatif de formation image de rayon X de Lixiscope.

Précautions

Comme avec les autres lanthanides, les composés de gadolinium sont de la toxicité faiblee-à-modérée , bien que leur toxicité n'ait pas été étudiée en détail. En outre, dans les patients sur la dialyse, il y a des données proposant qu'il puisse causer à dermopathy fibrosing Nephrogenic comme effet secondaire des investigations du MRI qui exigent l'utilisation d'un agent de contraste basé par gadolinium.

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