Struktura gadolinio, lastnosti, pridobivanje, uporabe

On Gadolinio Gre. V odsotnosti oksida se predstavlja srebrno belo barvo. Je stabilen v suhem zraku, oksidiran pa z vlažnim zrakom, ki tvori temni oksid. Prav tako reagira z vročo vodo, da tvori gadolinijev hidroksid.

Fluorescentna kompleksna oblika Gadolinio in predstavlja druge posebne fizikalne lastnosti: je magneto-kariarorična, torej je njegova temperatura odvisna od obstoječega magnetnega polja. Poleg paramagnetnega elementa postane feromagnetno pri nizkih temperaturah.

Vzorec kovinskega gadolinija. Vir: Hi-Res Slike kemičnih elementov/cc by (https: // createCommons.Org/licence/by/3.0

Gadolinio ima točko Curie 17 ° C. Ima obilje 5.2 ppm v zemeljskem Cortezu. Njegova prisotnost je bila dokazana v nekaterih zelenjavi, kot so koper, rdeča pesa in rimska solata.

Gadolinio je leta 1800 odkril Jean de Marignac s študijo gadolinijskega oksida, pridobljenega iz minerala Samarskita. Paradoksalno je, da ima mineral Gadolinita le sledi te kovine, katere pravi mineraloški vir je sestavljen iz monacita in mineralov Bastnäsite.

[TOC]

Odkritje

Gadolinio je leta 1880 odkril švicarski kemik Jean Charles Gelissard de Marignac. Ta znanstvenik se je uspel identificirati v oksidu, pridobljen iz minerala Samarskita, novega spektroskopskega zapisa, za katerega je bilo dokazano, da ustreza tistemu, ki ga je predstavil Gadolinium Metal.

Obstaja znak, da je Marignac pripravil gadolinijev oksid iz rude Cerita, namesto Samarskite, ki je oksid označil za "Gadolinijo".  Leta 1886 je francoski kemik Paul Émile Lacog v Boisbaudranu uspel izolirati kovino Gadolinium iz svojega oksida.

To je služilo za potrditev Marignacovih ugotovitev in pripisovanje odkritja Gadolinio. Od Boisbaudran je po posvetovanju z Marignac novi kovini dodelil ime Gadolinio v čast mineralogista osemnajstega stoletja: John Gadolin.

Vam lahko služi: kisle soli (oksizale)

John Gadolin (1760-1752) je bil finski kemik, ki je leta 1792 pregledal črni mineral, zbran v bližini Stockholma, in ugotovil, da vsebuje 38% oksida redke dežele, ki ga je imenoval itria.

Leta 1800 so mineral imenovali Gadolin kot Gadolinita. Vendar je bilo pozneje ugotovljeno, da ni posebej bogat z Gadolinio, ampak da komajda ima sledi te kovine.

Kemična struktura gadolinija

Gadolinio lahko sprejme dve kristalni strukturi:

-Kompaktni šesterokotni (HCP) pri sobni temperaturi, imenovani α-GD

-Kubični centrirani v telesu (BCC) nad 1235 ° C, ki je predstavljen kot β-GD

Elektronska konfiguracija

Elektronska konfiguracija gadolinija

Skrajšana elektronska konfiguracija Gadolinio je:

[Xe] 4f⁷ 5 d¹ 6s²

V 4F orbitalih bi moral imeti osem elektronov, ker je osmi član lantanidov; Toda namesto tega ima sedem, z elektronom v 5D orbitalu. To je ena izmed številnih nepravilnosti v vrstnem redu izpolnjevanja orbitalov.

Lastnosti Gadolinio

Fizični videz

Srebrna bela trdna kovina. Gadolinio je duktilna in kovinska kovina.

Atomska številka

64

Molarna masa

157 g/mol

Tališče

1312 ° C

Vrelišče

3000 ° C

Gostota

7.90 g/cm³

Fuzijska toplota

10.05 kJ/mol

Toplota za uparjanje

301.3 kJ/mol

Stanja oksidacije

0, +1, +2 in +3, ki so slednji (GD³⁺) Najpomembnejši status oksidacije.

Elektronegativnost

1.2 na lestvici Pauling

Ionizacijske energije

Prvi: 593.4 kJ/mol

Drugi: 1170 kJ/mol

Tretjič: 1190 kJ/mol

Magnetizem

Pri temperaturah pod 20 ° C (Curie 17 ° C) se obnaša kot feromagnetna kovina, to je, da jo privlačijo magneti. In pri temperaturah, večjih od 20 ° C, se obnaša kot paramagnetna kovina.

Gadolinio ima lastnost termo-magneta, saj pri vstopu v magnetno polje zvišuje temperaturo; in se zmanjšuje, ko to zapusti. Poleg tega ima Gadolinio visoko vrednost električne upornosti (131 µω-cm).

Vam lahko služi: kromatogram

Reaktivnost

Večina spojin, ki jih tvori Gadolinio, je z Valencijo +3. Kovina je stabilna v suhem zraku, vendar jo omalovažuje z mokrim zrakom, ki tvori smešen oksid, gd₂Tudi₃, ki potem zatemne in ga ne zaščiti pred poznejšimi oksidacijami.

Gadolinio ni topen v hladni vodi, vendar lahko reagira z vročo vodo, da tvori gadolinijev hidroksid, GD (OH)₃. Gadolinio je močno reducirajoče sredstvo, ki deluje z zmanjšanjem kovinskih oksidov.

Z vsemi halogeni reagira tudi, da tvori bele halogenide; Z izjemo gadolinijevega jodida, ki je rumen. Reagira s kislinami, razen fluorhorične kisline, s katero tvori zaščitno plast.

Pridobivanje

Tako kot številne redke Zemlje je tudi Gadolinio ekonomsko pridobljen iz mineralov Monacita in Bastnäsita. Ko dobimo te minerale, jih zdrobimo, da jih zmanjšajo na fragmente in tako sprožijo postopek izolacije.

Prvi korak je zdravljenje mineralnih fragmentov s klorovodikovo kislino za pretvorbo netopnih oksidov v topne kloride. Nato filtrirana tekočina nevtralizira z dodatkom natrijevega hidroksida, da prilagodi pH med 3 in 4.

Gadolinio čipi. Vir: w. Oelen, cc by-sa 3.0, prek Wikimedia Commons

Nato se supernatant z amonijevim oksalatom zdravi tako, da se pojavi tvorba netopnih oksalatov redkih Zemlje. Ti oksalati se segrejejo, da jih pretvorimo v okside, ki se po vrsti obdelajo z dušikovo kislino, kar proizvaja padavine Cerio.

Supernatant obdelamo z magnezijevim nitratom, da nastane dvojno kristalizirane soli gadolinija, samarija in europa, ki jih lahko ločimo z uporabo ionske izmenjave kromatografije.

Kovinski gadolinij lahko končno dobimo iz njegovih oksidov ali soli, ki jih odpeljejo na 1450 ° C, in jih zmanjšate s kalcijam v inertni argonski atmosferi.

Uporaba/aplikacije

Magnetno hlajenje

Zlitine Gadolinio, Siliconio in Germanio, ki jih je igral Arco, kažejo na magneto-korični učinek. To pomeni, da na njegovo temperaturo vpliva intenzivnost magnetnega polja, na katerega so izpostavljeni. Ta lastnost je služila kot osnova za vzpostavitev magnetnega hlajenja.

Lahko vam služi: 1-OCTNO: Značilnosti, sinteza, uporaba, varnostni list

Industrijalisti

Gadolinium se uporablja v železnih in kromovih zlitinah za izboljšanje visokih temperatur in korozijske odpornosti.

Njegove spojine se uporabljajo kot zeleni fosfor v barvnih televizijskih ceveh. Tudi Gadolinium se uporablja kot vir fosforja v fluorescentnih svetilkah, rentgenskih zaslonih in vretenah za rentgensko tomografijo.

Gadolinio se uporablja pri Ititriumu pri proizvodnji granatov, ki imajo mikrovalovno uporabo. Uporablja se tudi pri izdelavi magnetov, elektronskih komponent, kot so video snemalniki in kompaktni diski (CD) in računalniški spomini.

Jedrski reaktorji

Gadolinio ima zaradi svojega preseka veliko zmogljivost za zajem nevtronov, s čimer omogoča njegovo uporabo kot ščit in krmilno palico v jedrskih reaktorjih.

Zdravniki

Magnetne značilnosti Gadolinio so omogočile, da se uporablja za oblikovanje kontrastnih kompleksov, uporabnih pri slikah z magnetno resonanco (RMI).  Kontrastni material se vbrizga injicira injicirano, kar omogoča nekatere naslednje medicinske študije:

-Evolucijski status rakavih tumorjev

-Srčne slike perfuzije z karakterizacijo srčnega tkiva in količinsko določanje miokardne fibroze

-Diagnoza pri bolnikih z nepravilnostmi centralnega živčnega sistema itd.

Kontrastna raztopina Gadolinium se vbrizga neposredno v kolenske sklepe, komolec in ramo, da dosežemo magnetne resonančne slike njegove celovitosti in delovanja.

Reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganska kemija. (Četrta izdaja). MC Graw Hill.
2. Wikipedija. (2020). Gadolinium. Pridobljeno iz: v.Wikipedija.org
3. Lentech b.V. (2020). Gadolinium. Okrevano od: Lentech.com
4. Nacionalni center za informacije o biotehnologiji. (2020). Gadolinium.  Pubchem Comunund Povzetek za CID 23974. Okrevano od: pubchem.NCBI.NLM.ameriški nacionalni inštitut za zdravje.Gov
5. Doktor. Doug Stewart. (2020). Dejstva o elementih Gadolinium. Okrevano od: Chemicool.com
6. Uredniki Enyclopeedia Britannica. (2020). Torij. Okrevano od: Britannica.com
7. Elsevier b.V. (2020). Gadolinium. Znanstveno. Pridobljeno iz: SCINCEDIRECT.com