Struktura gadolinio, właściwości, uzyskiwanie, zastosowania

On Gadolinio Jest to metal należący do grupy lantanowców, ziem rzadkich, których chemicznym symbolem jest GD. Przedstawia brak tlenku srebrnego białego koloru. Jest stabilny w suchym powietrzu, ale utleniony z wilgotnym powietrzem tworząc ciemny tlenek. Reaguje również z gorącą wodą, tworząc wodorotlenek gadolinowy.

Gadolinio Fluorescencyjna kompleks i przedstawia inne szczególne właściwości fizyczne: jest to magneto-Chaioric, to znaczy jego temperatura zależy od istniejącego pola magnetycznego. Jest to dodatek do elementu paramagnetycznego, który staje się ferromagnetyczny w niskich temperaturach.

Metalowa próbka gadolinu. Źródło: Obrazy Hi-Res Elementów Chemicznych/CC (https: // CreativeCommons.Org/licencje/według/3.0)

Gadolinio ma punkt curie 17 ° C. Ma obfitość 5.2 ppm w Cortezie Ziemi. Jego obecność została wykazana w niektórych warzywach, takich jak koperek, czerwony burak i sałata rzymska.

Gadolinio został odkryty w 1800 r. Paradoksalnie, minerał gadolinitowy ma tylko ślady tego metalu, którego prawdziwe źródło mineralogiczne składa się z minerałów monacytów i bastnäsite.

[TOC]

Odkrycie

Gadolinio został odkryty w 1880 roku przez szwajcarskiego chemika Jean Charles Gelissard de Marignac. Tym naukowym udało się zidentyfikować w tlenku, uzyskanym z minerału Samarskita, nowego zapisu spektroskopowego, który następnie wykazał, że odpowiadał to przedstawionym przez metal gadolinowy.

Istnieje znak, że Marignac przygotowywał tlenek gadolinu z rudy cerita, zamiast Samarskita, nazywając tlenek „gadolinia”.  W 1886 r. Francuskiego chemika Paul émile Lacog w Boisbaudranowi udało się wyizolować metal gadolinowy od swojego tlenku.

To służyło potwierdzeniu ustaleń Marignac i przypisania odkrycia Gadolinio. Z Boisbaudran, po konsultacji z Marignac, przypisał nowy metal nazwę Gadolinio na cześć XVIII -wiecznego mineralogist: John Gadolin.

Może ci służyć: kwasowe sole (oksisals)

John Gadolin (1760-1752) był fińskim chemikiem, który w 1792 r. Zbadał czarny minerał zebrany w pobliżu Sztokholmu i stwierdził, że zawierał 38% tlenku rzadkiej ziemi, którą nazywał Itriape.

W 1800 roku minerał nazywał się Gadolin jako Gadolinita. Jednak później ustalono, że nie był szczególnie bogaty w Gadolinio, ale ledwo miał ślady tego metalu.

Struktura chemiczna gadolinu

Gadolinio może przyjąć dwie struktury krystaliczne:

-Kompaktowy sześciokątny (HCP) w temperaturze pokojowej, zwany α-GD

-Sześcienne wyśrodkowane w ciele (BCC) powyżej 1235 ° C, które jest reprezentowane jako β-GD

Elektroniczna Konfiguracja

Elektroniczna konfiguracja gadolinu

Skrócona elektroniczna konfiguracja Gadolinio to:

[Xe] 4f⁷ 5 d¹ 6s²

Powinien mieć osiem elektronów na orbitalach 4F, ponieważ jest ósmym członkiem Lantanids; Ale zamiast tego ma siedem z elektronem na 5D Orbital. Jest to jedna z wielu nieprawidłowości w kolejności wypełnienia orbitali.

Właściwości Gadolinio

Wygląd fizyczny

Srebrny biały stały metal. Gadolinio to metal plastyczny i plastyczny.

Liczba atomowa

64

Masa cząsteczkowa

157 g/mol

Temperatura topnienia

1312 ° C

Punkt wrzenia

3000 ° C

Gęstość

7.90 g/cm³

Fusion Heat

10.05 kJ/mol

Ciepło parowe

301.3 kJ/mol

Stany utleniania

0, +1, +2 i +3, będąc tym drugim (gd³⁺) Najważniejszy stan utleniania.

Elektronialiczność

1.2 na skali Pauling

Energie jonizacyjne

Po pierwsze: 593.4 kJ/mol

Drugi: 1170 kJ/mol

Po trzecie: 1190 kJ/mol

Magnetyzm

W temperaturach poniżej 20 ° C (curie 17 °. A w temperaturach większych niż 20 ° C zachowuje się jak metal paramagnetyczny.

Gadolinio ma właściwość bycia termo-magnetycznym, ponieważ zwiększa swoją temperaturę po wchodzeniu do pola magnetycznego; i zmniejsza się, pozostawiając to. Ponadto Gadolinio ma wysoką wartość rezystywności elektrycznej (131 µΩ-cm).

Może ci służyć: chromatogram

Reaktywność

Większość związków utworzonych przez Gadolinio jest z Walencją +3. Metal jest stabilny w suchym powietrzu, ale jest zniszczony mokrym powietrzem, tworząc szumowinę, GD₂ALBO₃, to następnie przyciemnia i nie chroni go przed kolejnymi utlenionymi.

Gadolinio nie jest rozpuszczalne w zimnej wodzie, ale jest w stanie reakcja z gorącą wodą, tworząc wodorotlenek gadolinu, GD (OH)₃. Gadolinio to silny środek redukujący, który działa poprzez zmniejszenie tlenków metali.

Reaguje również ze wszystkimi halogenami, tworząc białe halogenki; Z wyjątkiem jodku gadolinium, który jest żółty. Reaguje z kwasami, z wyjątkiem kwasu fluorowego, z którym tworzy warstwę ochronną.

Uzyskanie

Podobnie jak wiele ziem rzadkich, Gadolinio jest ekonomicznie uzyskiwana z Monacita i Bastnäsita Minerals. Po uzyskaniu tych minerałów zostaną zmiażdżone w celu zmniejszenia ich do fragmentów, a tym samym zainicjowania procesu izolacji.

Pierwszym krokiem jest leczenie fragmentów mineralnych kwasem solnym w celu przekształcenia nierozpuszczalnych tlenków w rozpuszczalne chlorki. Następnie przefiltrowana ciecz jest neutralizowana wraz z dodaniem wodorotlenku sodu w celu dostosowania pH między 3 a 4, co powoduje wytrącanie wodorotlenku toru.

Chipsy Gadolinio. Źródło: w. Oelen, CC BY-SA 3.0, Via Wikimedia Commons

Następnie traktuje się supernatant z szczawianem amonu, tak że nastąpiło tworzenie nierozpuszczalnych szczawianów rzadkich ziem. Te szczawiany są ogrzewane, aby przekształcić je w tlenki, które z kolei traktuje się kwasem azotowym, co powoduje wytrącanie cerio.

Supernatant jest traktowany azotanem magnezu w celu wytworzenia podwójnie krystalizowanych soli gadolinu, samarium i europio, które można oddzielić za pomocą chromatografii jonowej wymiany.

Metaliczne gadolin można w końcu uzyskać z tlenków lub soli, pobierając je do 1450 ° C i zmniejszając wapń w obojętnej atmosferze argonowej.

Używa/aplikacje

Chłodzenie magnetyczne

Stopy Gadolinio, Siliconio i Germano, obsadzone przez ARCO, wykazują efekt magneto-coryczny. To znaczy, na jego temperaturę wpływa intensywność pola magnetycznego, na które są odsłonięte. Ta nieruchomość służyła jako podstawa do ustanowienia chłodzenia magnetycznego.

Może ci służyć: 1-okteno: Charakterystyka, synteza, użycie, arkusz bezpieczeństwa

Przemysłowcy

Gadolin jest stosowany w stopach żelaza i chromu w celu poprawy wysokich temperatur i odporności na korozję.

Jego związki są stosowane jako zielony fosfor w kolorowych lampach telewizyjnych. Ponadto gadolin jest stosowany jako źródło fosforu w lampach fluorescencyjnych, ekranach intensyfikujących x -narze.

Gadolinio jest używany z ititrium w produkcji garnetów, które mają zastosowanie mikrofalowe. Jest również stosowany w produkcji magnesów, komponentów elektronicznych, takich jak rejestrowniki wideo oraz dyski kompaktowe (CD) i wspomnienia komputerowe.

Reaktor nuklearny

Ze względu na swój przekrój, Gadolinio ma ogromną zdolność do przechwytywania neutronów, umożliwiając w ten sposób wykorzystanie jako tarcza i paska kontrolnego w reaktorach jądrowych.

Lekarze

Charakterystyka magnetyczna gadolinio pozwoliła na stosowanie go do tworzenia kompleksów kontrastowych, przydatnych na obrazach rezonansu magnetycznego (RMI).  Materiał kontrastowy jest wstrzykiwany dożylnie, umożliwiając niektóre z następujących badań medycznych:

-Status ewolucji nowotworowych guzów

-Zdjęcia serca perfuzji, z charakterystyką tkanki serca i kwantyfikacją zwłóknienia mięśnia sercowego

-Diagnoza u pacjentów z nieprawidłowościami centralnego układu nerwowego itp.

Roztwór kontrastowy gadolinium jest wstrzykiwany bezpośrednio do stawów kolanowych, łokcia i barku, aby osiągnąć obrazy rezonansu magnetycznego jego integralności i działania.

Bibliografia

1. Shiver & Atkins. (2008). Chemia nieorganiczna. (czwarta edycja). MC Graw Hill.
2. Wikipedia. (2020). Gadolin. Źródło: w:.Wikipedia.org
3. Lentech b.V. (2020). Gadolin. Odzyskane z: lentech.com
4. National Center for Biotechnology Information. (2020). Gadolin.  Podsumowanie Pubchem Comunund dla CID 23974. Odzyskane z: Pubchem.NCBI.NLM.Nih.Gov
5. Dr. Doug Stewart. (2020). Fakty elementów gadolinium. Odzyskane z: Chemicool.com
6. Redaktorzy Enyclopaedia Britannica. (2020). Tor. Odzyskane z: Britannica.com
7. Elsevier b.V. (2020). Gadolin. Scientedirect. Pobrano z: Scientedirect.com