Гадолиний(Gd) | |
---|---|
Атомный номер | 64 |
Внешний вид | мягкий вязкий металл серебристо--белого цвета |
Свойства атома | |
Атомная масса (молярная масса) |
157.25 а. е. м. (г/моль) |
Радиус атома | 179 пм |
Энергия ионизации (первый электрон) |
594.2(6.16) кДж/моль (эВ) |
Электронная конфигурация | [Xe] 4f7 5d1 6s2 |
Химические свойства | |
Ковалентный радиус | 161 пм |
Радиус иона | (+3e) 93.8 пм |
Электроотрицательность (по Полингу) |
1.20 |
Электродный потенциал | Gd←Gd3+ -2.28В |
Степени окисления | 3 |
Термодинамические свойства | |
Плотность | 7.900 г/см³ |
Удельная теплоёмкость | 0.230 Дж/(K·моль) |
Теплопроводность | (10.5) Вт/(м·K) |
Температура плавления | 1586 K |
Теплота плавления | 10.0 кДж/моль |
Температура кипения | 3539 K |
Теплота испарения | 398 кДж/моль |
Молярный объём | 19.9 см³/моль |
Кристаллическая решётка | |
Структура решётки | гексагональная |
Период решётки | 3.640 Å |
Отношение c/a | 1.588 |
Температура Дебая | n/a K |
История[]
Происхождение названия[]
В 1794 г. профессор химии и минералогии в университете Або (Финляндия) Гадолин, исследуя минерал, найденный близ местечка Иттерби в трех милях от Стокгольма, открыл в нем неизвестную землю (окисел). Несколько лет спустя Экеберг повторно исследовал эту землю и, установив наличие в ней бериллия, назвал его иттриевой (Yttria). Мазандер показал, что иттриевая земля состоит из двух земель, которые он назвал тербиевой (Terbia) и эрбиевой (Erbia). Далее Мариньяк в тербиевой земле, выделенной из минерала самарскита, обнаружил еще одну землю - самариевую (Samaria). В 1879 г. эту же землю выделил из дидимия и новой земли, обозначенной им индексом "аlfa", Лекок де Буабодран и с согласия Мариньяка назвал последнюю гадолиниевой землей в честь Гадолина - первого исследователя минерала иттербита. Элемент, содержащийся в гадолиниевой земле (Gadolinia), получил название гадолиний (Gadolinium); в чистом виде он получен в 1896 г.
Получение[]
Цены[]
Цены на металлический гадолиний чистотой 99,9-99,9999 % в 2006 году составили 190-450 долл за 1 кг.
Применение[]
О гадолинии как о материале современной технологии рассказывать можно довольно долго, ибо этот элемент постоянно открывает все новые и новые области своего применения, и в не малой степени это обусловлено не только осыбыми ядерно-физическими свойствами но и технологичностью. Основными областями применения гадолиния являются электроника и атомная техника.
Магнитные носители информации[]
Ряд сплавов гадолиния и особенно сплав с кобальтом и железом позволяет создавать носители информации с колоссальной плотностью записи. Это обусловленно тем что в этих сплавах образуются особые структуры - ЦДМ - цилиндрические магнитные домены, причём размеры доменов менее 1 мкм(!), что позволяет создавать носители памяти для современной компьютерной техники с плотностью записи 1-9 миллиардов бит на 1 квадратный сантиметр площади носителя(!!!).
Лазерные материалы[]
Гадолиний применяется для выращивания методом Чохральского(вытягивание из расплава) монокристаллов гадолиний-галлиевого граната(ГГГ) и особенно гадолиний-галлий-скандиевого граната(ГСГГ), и др. Особые свойства ГСГГ позволяют на его основе изготавливать лазерные системы с предельно высоким КПД и сверхвысокими параметрами лазерного излучения. В принципе ГСГГ на сегодняшний день является первым в достаточной степени изученным и имеющим отработанную технологию производства лазерным материалом - обладающим высоким КПД преобразования и пригодным для создания лазерных систем для инерциального термоядерного синтеза. Ванадат гадолиния с ионами неодима и тулия применяется для производства твердотельных лазеров, применяемых для лучевой обработки металлов и камня, а так же и в медицине.
Ядерная энергетика[]
В атомной технике гадолиний нашел применение для защиты от тепловых нейтронов, так как этот элемент обладает наивысшей способностью к захвату нейтронов из всех элементов. Его сечение равно 49000 барн(!). Но из всех изотопов гадолиния наивысшей способностью к захвату нейтронов обладает его изотоп гадолиний-157, сечение захвата 254000 барн(!!!).
В этой связи гадолиний очень интересен для управления ядерным реактором и для конструирования защиты от нейтронов. На основе окиси гадолиния изготавливаются эмали, керамика и краски используемые в атомной технике. Для регулирования атомного реактора применяется так же борат гадолиния. Растворимые соединения гадолиния могут быть использованы для стабилизации растворов, получаемых при переработке ТВЭЛов растворением в кислотах для последующего разделения. Стабилизирующее действие солей гадолиния проявляется в способность «глушить» ядерные реакции в таких растворах и позволяет ряд технологических операций связанных с концентрированием таких растворов, а значит с уменьшением критического объема и образовании критических масс.
Оксид гадолиния используется для варки стекла, поглощающего тепловые нейтроны. Самый распространенный состав такого стекла: оксид бора-33%,оксид кадмия-35%, оксид гадолиния-32%.
Получение сверхнизких температур[]
В небольшом объеме гадолиний применяется для получения сверхнизких температур в научных исследованиях, так например сульфат гадолиния при размагничивании в близи к Абсолютному нулю температур позволяет снизить температуру до 0,0001 К.Наряду с сульфатом гадолиния для получения сверхнизких температур используют так же и хлорид гадолиния.
Производство катодов электронных пушек[]
Гексаборид гадолиния применяется для изготовления катодов мощных электронных пушек и рентгеновских установок, ввиду самой маленькой работы выхода из всех боридов редких земель, и его работа в 2,05 эВ сравнима с работой выхода щелочных металлов (калий, рубидий, цезий).
Ультрафиолетовый лазер[]
Использование ионов гадолиния для возбуждения лазерного излучения позволяет создать лазер работающий в ближнем ультрафиолетовом диапазоне с длиной волны 0,31 мк.
Производство металлогидридов для хранения водорода[]
Сплав гадолиний-железо применяется как очень емкий аккумулятор водорода, и может быть применен для водородного автомобиля.
Использование гадолиния в медицине[]
Гадолиний-153 используется в качестве источника излучения в медицине для диагностики остеопороза. Хлорид гадолиния применяется для блокады клеток Купфера при лечении печени.
Хранение радиоактивных отходов[]
Сплав гадолиния и никеля применяется для изготовления контейнеров для захоронения радиоактивных отходов.
Гигантский магнитокалорический эффект[]
Сплав гадолиния, германия,кремния и небольшого количества железа (1 %) применяется для производства магнитных холодильников (на основе гигантского магнитокалорического эффекта). Чистый гадолиний имеет магнитокалорический эффект в точке Кюри(~292K) порядка 1К в поле 10кЭ. Так же особый интерес в последние годы привлекает к себе сплав гадолиний - тербий (монокристаллический) для производства магнитных холодильников.
Термоэлектрические материалы[]
Теллурид гадолиния может работать в мощном потоке нейтронов как очень хороший термоэлектрический материал (термо-э.д.с 220-250 мкВ/К). Селенид гадолиния имеет отличные термоэлектрические свойства и весьма перспективный и применяемый материал в производстве радиоизотопных источников энергии.
Легирование титановых сплавов[]
Некоторое количество гадолиния постоянно расходуется для производства специальных титановых сплавов (повышает предел прочности и текучести при легировании уже около 5% гадолинием).
Радиоизотопные источники энергии[]
Гадолиний-148, испытывающий альфа-распад (полураспад 93 года), является безопасным и в тоже время исключительно мощным источником тепла для радиоизотопных термоэлектрогенераторов.
Биологическая роль[]
Ссылки[]
H | He | ||||||||||||||||||||||
Li | Be | B | C | N | O | F | Ne | ||||||||||||||||
Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | Ar | ||||||||||||||||
K | Ca | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr | ||||||
Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | In | Sn | Sb | Te | I | Xe | ||||||
Cs | Ba | * | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | At | Rn | ||||||
Fr | Ra | ** | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Uub | Uut | Uuq | Uup | Uuh | Uus | Uuo | ||||||
* | La | Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu | ||||||||
** | Ac | Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr |
bs:Gadolinijum ca:Gadolini co:Gadoliniu cs:Gadolinium da:Gadolinium de:Gadolinium el:Γαδολίνιο en:Gadolinium eo:Gadolinio es:Gadolinio et:Gadoliinium fi:Gadolinium fr:Gadolinium gl:Gadolinio (elemento) he:גדוליניום hr:Gadolinij hu:Gadolínium hy:Գադոլինիում id:Gadolinium io:Gadolino it:Gadolinio ja:ガドリニウム jbo:jinmrgadolini ko:가돌리늄 la:Gadolinium lb:Gadolinium lt:Gadolinis lv:Gadolīnijs nl:Gadolinium nn:Gadolinium no:Gadolinium pl:Gadolin pt:Gadolínio sh:Gadolinijum simple:Gadolinium sk:Gadolínium sl:Gadolinij sr:Гадолинијум sv:Gadolinium th:แกโดลิเนียม ug:Gadoliniy uk:Гадоліній zh:钆
- Страница 0 - краткая статья
- Страница 1 - энциклопедическая статья
- Разное - на страницах: 2 , 3 , 4 , 5
- Прошу вносить вашу информацию в «Гадолиний 1», чтобы сохранить ее