Gadolinium

Gadolinium
	Gd
	64
	↓ Periodická tabulka ↓
	Čisté (99,95%) amorfní gadolinium, 12 g
Obecné
Název,značka,číslo	Gadolinium, Gd, 64
Cizojazyčné názvy	lat.Gadolinium
Skupina,perioda,blok	6. perioda,blok f
Chemická skupina	Lanthanoidy
Identifikace
Registrační číslo CAS	7440-54-2
Atomové vlastnosti
Relativní atomová hmotnost	157,25(3)
Atomový poloměr	1,80 Å (180 pm)
Elektronová konfigurace	[Xe] 4f75d16s2
Elektronegativita(Paulingova stupnice)	1,20
Ionizační energie
První	593,4 kJ/mol
Druhá	1170 kJ/mol
Třetí	1990 kJ/mol
Mechanické vlastnosti
Hustota	7,90 g/cm3;; Hustota při teplotě tání: 7,4 g/cm3
Skupenství	Pevné
Termodynamické vlastnosti
Teplota tání	1312°C(1 585,15K)
Teplota varu	3273°C(3 546,15K)
Skupenské teplo tání	10,05 kJ/mol
Skupenské teplo varu	301,3 kJ/mol
Molární tepelná kapacita	37,03 J.mol−1.K−1
Elektromagnetické vlastnosti
Bezpečnost
	; GHS02; Varování
Není-li uvedeno jinak, jsou použity; jednotkySIaSTP(25 °C, 100 kPa).

Gadolinium(chemická značkaGd,latinskyGadolinium) je měkký stříbřitě bílý, vnitřně přechodnýkovovýferomagnetický prvek, osmý člen skupinylanthanoidů.Nachází využití v jaderné energetice a při výrobě počítačových pamětí.

Základní fyzikálně-chemické vlastnosti

Gadolinium je stříbřitě bílý, měkký přechodný feromagnetický kov.

Chemicky je gadolinium méně reaktivní než předchozí prvky ze skupiny lanthanoidů. Na suchémvzduchuje prakticky stálé, ve vlhkém prostředí se pomalu pokrývá vrstvičkou oxidu. Svodoureaguje gadolinium velmi pozvolna za vzniku plynnéhovodíku,ale snadno se rozpouští v běžných minerálníchkyselinách.

Ve sloučeninách se vyskytuje pouze v mocenství Gd³⁺a jejich vlastnosti jsou značně podobné sloučeninám ostatních lanthanoidů ahliníku.Všechny tyto prvky tvoří například vysoce stabilní oxidy, které nereagují s vodou a jen velmi obtížně seredukují.Ze solí anorganických kyselin jsou důležité předevšímfluoridyafosforečnany,jejich nerozpustnost ve vodě se používá k separaci lanthanoidů od jiných kovových iontů. Gadolinité soli jsou obvykle bezbarvé nebo bílé.

Gadolinium jako jediný lanthanoid a jediný kov mimo skupinu kovůtriády železavykazujeferomagnetické vlastnostia je proto silně přitahován magnety. Feromagnetismus se však projevuje za nižších teplot než pokojových (vizCurieova teplota).

Významnou vlastnosti gadolinia je nejvyššíúčinný průřezpro záchyt tepelnýchneutronůze všech známých prvků.

Historie objevu

Roku1880objevil švýcarský chemikJean Charles Galissard de Marignacneznáméemisní čáryve spektru didymu a minerálugadolinitua přiřadil je doposud neznámému prvku z řady lanthanoidů. Čistý oxid gadolinitý izoloval francouzský chemikPaul Émile Lecoq de Boisbaudranroku1886z oxiduyttria.

Jméno získalo gadolinium podle minerálu, který byl pojmenován po finském chemiku a geologoviJohanu Gadolinovi.

Výskyt a výroba

Gadolinium je vzemské kůřeobsaženo v koncentraci 5,4–6,4 mg/kg, o jeho obsahu v mořské vodě chybí údaje. Ve vesmíru připadá jeden atom gadolinia na 100 miliard atomůvodíku.

V přírodě se gadolinium vyskytuje pouze ve formě sloučenin. Neexistují však ani minerály, v nichž by se některé lanthanoidy (prvky vzácných zemin) vyskytovaly samostatně, ale vždy se jedná o minerály směsné, které obsahují prakticky všechny prvky této skupiny. Mezi nejznámější patřímonazity(Ce,La,Th,Nd,Y)PO₄axenotim,chemickyfosforečnanylanthanoidů, dálebastnäsity(Ce,La,Y)CO₃F, tj. směsné fluorouhličitany prvků vzácných zemin a např. minerálgadolinit(Ce,La,Nd,Y)₂FeBe₂Si₂O₁₀.

Velká ložiska těchtorudse nalézají veSkandinávii,USA,ČíněaVietnamu.Významným zdrojem jsou i fosfátové suroviny –apatityz poloostrovaKolavRusku.

Při průmyslové výrobě prvků vzácných zemin se jejich rudy nejprve louží směsíkyseliny sírovéachlorovodíkovéa ze vzniklého roztoku solí se přídavkemhydroxidu sodnéhovysrážíhydroxidy.

Separace jednotlivých prvků se provádí řadou různých postupů – kapalinovouextrakcí,za použitíionexovýchkolon nebo selektivním srážením nerozpustnýchkomplexních solí.

Příprava čistého kovu se obvykle provádíredukcí oxidu gadolinitéhoGd₂O₃elementárnímvápníkem.

Gd₂O₃+ 3 Ca → 2 Gd + 3 CaO

Použití a sloučeniny

Ferromagnetické vlastnosti gadolinia se využívá při výrobě počítačovýchpevných diskůa jiných paměťových médií pro výpočetní techniku.

Vysokýúčinný průřezpro záchytneutronůse uplatní především vjaderné energetice.Gadolinium je podstatnou součástímoderátorových tyčívjaderných reaktorech,které slouží k regulaci intenzityštěpné reakcev reaktoru. Při zasunutí těchto tyčí do nitra reaktoru dojde k záchytu většiny uvolněných neutronů a tím k zpomalení nebo úplnému zastavení štěpné reakce. Vzhledem k vysoké výrobní ceně gadolinia jsou tyto materiály používány jen ve speciálních případech, např. v reaktorech jadernýchponoreka podobně.

Vmetalurgickém průmysluslouží přídavky malých množství gadolinia ke zlepšení vlastností vysoce legovanýchocelí,zlepšují jejich opracovatelnost a odolnost protikorozi.

V medicíně se sloučeniny gadolinia (cheláty) používají jako kontrastní látky při vyšetření pacienta metodoumagnetické rezonance,což však může být spojeno s různými riziky.^[2]Injekčně aplikované soli gadolinia slouží ke zvýraznění odezvy vyšetřované tkáně.

Odkazy

Reference

↑^a ^bGadolinium.pubchem.ncbi.nlm.nih.gov[online]. PubChem [cit. 2021-05-24].Dostupné online.(anglicky)
↑Otázky a odpovědi týkající se přehodnocení kontrastních látek obsahujících gadolinium[online].Státní ústav pro kontrolu léčiv,2009-11-20 [cit. 2017-12-11].Dostupné online.

Literatura

Cotton F.A., Wilkinson J.:Anorganická chemie, souborné zpracování pro pokročilé, ACADEMIA, Praha 1973
Holzbecher Z.:Analytická chemie, SNTL, Praha 1974
Dr. Heinrich Remy,Anorganická chemie1. díl, 1. vydání 1961
N. N. Greenwood – A. Earnshaw,Chemie prvků1. díl, 1. vydání 1993ISBN 80-85427-38-9

Externí odkazy

Obrázky, zvuky či videa k tématugadoliniumnaWikimedia Commons
Slovníkové heslogadoliniumve Wikislovníku

[pubchem_cid_23982-1] Gadolinium.pubchem.ncbi.nlm.nih.gov[online]. PubChem [cit. 2021-05-24].Dostupné online.(anglicky)

[2] Otázky a odpovědi týkající se přehodnocení kontrastních látek obsahujících gadolinium[online].Státní ústav pro kontrolu léčiv,2009-11-20 [cit. 2017-12-11].Dostupné online.

[1]

[2]