Gadoliniostruktur, Eigenschaften, erhalten, verwendet, verwendet

Er Gadolinio Es ist ein Metall, das der Gruppe von Lanthaniden gehört, der Seltener Erden, deren chemisches Symbol GD ist. Es präsentiert in Abwesenheit von Oxid eine silberweiße Farbe. Es ist stabil in trockener Luft, aber oxidiert mit feuchten Luft, die ein dunkles Oxid bilden. Es reagiert auch mit heißem Wasser, um Gadoliniumhydroxid zu bilden.

Gadolinio Fluoreszenzkomplex Form und präsentiert andere spezielle physikalische Eigenschaften: Es ist magneto-staatsschiff, dh seine Temperatur hängt vom vorhandenen Magnetfeld ab. Es ist zusätzlich zu einem paramagnetischen Element, das bei niedrigen Temperaturen ferromagnetisch wird.

Metallische Gadoliniumprobe. Quelle: Hi-Res-Bilder von chemischen Elementen/CC von (https: // creativeCommons.Org/lizenzen/bis/3.0)

Gadolinio hat einen 17 ° C -Curie -Punkt. Hat eine Fülle von 5.2 ppm in der Erde Cortez. Seine Anwesenheit wurde in Gemüse wie Dill, roter Rübe und römischer Salat demonstriert.

Gadolinio wurde 1800 von Jean de Marignac durch die Untersuchung von Gadoliniumoxid entdeckt, das vom Samarskita -Mineral erhalten wurde. Paradoxerweise hat das Gadolinit -Mineral nur Spuren dieses Metalls, dessen wahre mineralogische Quelle aus Monacit- und Bastnäsit -Mineralien besteht.

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Entdeckung

Gadolinio wurde 1880 vom Schweizer Chemiker Jean Charles Gelissard de Marignac entdeckt. Dieser Wissenschaftler gelang es, sich in einem Oxid zu identifizieren, das vom Samarskita Mineral erhalten wurde, einer neuen spektroskopischen Aufzeichnung, die dann gezeigt wurde.

Es gibt ein Zeichen, dass Marignac anstelle der Samarskita Gadoliniumoxid aus dem Cerita -Erz herstellte und Oxid als "Gadolinia" bezeichnete.  1886 gelang es dem französischen Chemiker Paul émile Lacog in Boisbaudran, Gadoliniummetall aus seinem Oxid zu isolieren.

Dies diente dazu, die Ergebnisse von Marignac zu bestätigen und die Entdeckung von Gadolinio zuzuschreiben. Aus Boisbaudran beauftragte er nach der Konsultation mit Marignac dem neuen Metall den Namen Gadolinio zu Ehren des Mineralogisten des 18. Jahrhunderts: John Gadolin.

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John Gadolin (1760-1752) war ein finnischer Chemiker, der 1792 ein schwarzes Mineral in der Nähe von Stockholm untersuchte und feststellte, dass es 38% eines Oxids eines seltenen Landes enthielt, das er ITRIA nannte.

Im Jahr 1800 hieß das Mineral Gadolin als Gadolinita. Es wurde jedoch später festgestellt, dass es in Gadolinio nicht besonders reich war, sondern dass es kaum Spuren dieses Metalls hatte.

Chemische Struktur von Gadolinium

Gadolinio kann zwei kristalline Strukturen annehmen:

-Kompaktes sechseckiges (HCP) bei Raumtemperatur, als α-GD bezeichnet

-Kubikzentrum im Körper (BCC) über 1235 ° C, der als β-GD dargestellt wird

Elektronische Konfiguration

Elektronische Gadoliniumkonfiguration

Die abgekürzte elektronische Konfiguration von Gadolinio lautet:

[Xe] 4f⁷ 5 d¹ 6s²

Es sollte acht Elektronen in den 4F -Orbitalen haben, weil es das achte Mitglied der Lantaniden ist. Aber stattdessen hat er sieben mit einem Elektron im 5d -Orbital. Dies ist eine der vielen Unregelmäßigkeiten in der Reihenfolge der Füllung der Orbitale.

Eigenschaften von Gadolinio

Aussehen

Silberweißes massives Metall. Gadolinio ist ein duktiles und formbares Metall.

Ordnungszahl

64

Molmasse

157 g/mol

Schmelzpunkt

1312 ºC

Siedepunkt

3000 ºC

Dichte

7.90 g/cm³

Fusionshitze

10.05 kJ/mol

Verdampfungswärme

301.3 kJ/mol

Oxidationszustände

0, +1, +2 und +3, die letztere sind (GD³⁺) Der wichtigste Oxidationsstatus.

Elektronegativität

1.2 auf der Paulingskala

Ionisationsenergien

Erstens: 593.4 kJ/mol

Zweitens: 1170 kJ/mol

Dritter: 1190 kJ/mol

Magnetismus

Bei Temperaturen unter 20 ° C (Curie 17 ºC) verhält es sich wie ein ferromagnetisches Metall, dh es wird von Magneten angezogen. Und bei Temperaturen von mehr als 20 ° C verhält es sich wie ein paramagnetisches Metall.

Gadolinio hat die Eigenschaft, thermomagnetisch zu sein, da es seine Temperatur beim Betreten eines Magnetfeldes erhöht. und nimmt ab, wenn Sie dies verlassen. Zusätzlich hat Gadolinio einen hohen elektrischen Widerstandswert (131 µω-cm).

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Reaktivität

Die meisten von Gadolinio gebildeten Verbindungen sind mit Valencia +3. Das Metall ist stabil in trockener Luft, aber es wird durch nasse Luft geschädigt und bildet ein scharbendes Oxid, GD₂ENTWEDER₃, Das verdunkelt es dann und schützt es nicht vor nachfolgenden Oxidationen.

Gadolinio ist in kaltem Wasser nicht löslich, kann aber mit heißem Wasser reagieren, um Gadoliniumhydroxid, GD (OH), zu bilden₃. Gadolinio ist ein starkes Reduktionsmittel, das durch Reduzierung von Metalloxiden wirkt.

Es reagiert auch mit allen Halogenen, um weiße Halogenide zu bilden; Mit Ausnahme von Gadoliniumiodid, das gelb ist. Reagiert mit Säuren mit Ausnahme von Fluorhorsäure, mit denen es eine Schutzschicht bildet.

Erhalten

Wie viele seltene Erden wird Gadolinio wirtschaftlich aus den Mineralien von Monacita und Bastnäsita gewonnen. Sobald diese Mineralien erhalten sind, werden sie zerkleinert, um sie auf Fragmente zu reduzieren und somit den Isolationsprozess zu initiieren.

Der erste Schritt besteht darin, Mineralfragmente mit Salzsäure zu behandeln, um unlösliche Oxide in lösliche Chloride zu verwandeln. Dann wird die filtrierte Flüssigkeit durch Zugabe von Natriumhydroxid neutralisiert, um den pH -Wert zwischen 3 und 4 anzupassen, wodurch die Ausfällung von Thoriumhydroxid erzeugt wird.

Gadolinio -Chips. Quelle: w. Oelen, CC BY-SA 3.0, über Wikimedia Commons

Dann wird der Überstand mit Ammoniumoxalat so behandelt, dass die Bildung der unlöslichen Oxalate der seltenen Erden auftritt. Diese Oxalate werden erhitzt, um sie in Oxide umzuwandeln, die wiederum mit Salpetersäure behandelt werden, was den Ausfall der Cerio erzeugt.

Der Überstand wird mit Magnesiumnitrat behandelt, um doppelt kristallisierte Salze aus Gadolinium, Samarium und Europio zu produzieren, die unter Verwendung von Ionenaustauschchromatographie getrennt werden können.

Metallisches Gadolinium kann schließlich aus seinen Oxiden oder Salzen erhalten werden.

Verwendet/Anwendungen

Magnetische Kühlung

Die Legierungen von Gadolinio, Siliconio und Germanio, die von ARCO besetzt sind, zeigen einen magnetisch-korischen Effekt. Das heißt, seine Temperatur wird durch die Intensität des Magnetfelds beeinflusst, dem sie ausgesetzt sind. Diese Eigenschaft hat als Grundlage für die Einrichtung einer magnetischen Kühlung gedient.

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Industrielle

Gadolinium wird in Eisen- und Chromlegierungen verwendet, um hohe Temperaturen und Korrosionsresistenz zu verbessern.

Seine Verbindungen werden als grünes Phosphor in Farbfernsehzernöhren verwendet. Außerdem wird Gadolinium als Phosphorquelle in fluoreszierenden Lampen, X -Strahl -intensivierenden Bildschirmen und Spindler für X -Ray -Tomographie verwendet.

Gadolinio wird mit dem Ititrium bei der Herstellung von Garnets mit einer Mikrowellenanwendung verwendet. Es wird auch bei der Herstellung von Magneten, elektronischen Komponenten wie Video -Rekordern und Kompaktplätzen (CD) und Computererinnerungen verwendet.

Kernreaktoren

Aufgrund seines Querschnitts hat Gadolinio eine große Fähigkeit, Neutronen zu erfassen, und ermöglicht so die Verwendung als Schild- und Kontrollstange bei Kernreaktoren.

Ärzte

Die magnetischen Eigenschaften von Gadolinio haben es ermöglicht, Kontrastkomplexe zu bilden, die in Magnetresonanzbildern (RMI) nützlich sind, nützlich.  Das Kontrastmaterial wird intravenös injiziert, was einige der folgenden medizinischen Studien ermöglicht:

-Evolutionsstatus von Krebstumoren

-Herzbilder der Perfusion, mit der Charakterisierung von Herzgewebe und der Quantifizierung der Myokardfibrose

-Diagnose bei Patienten mit Anomalien des Zentralnervensystems usw.

Die Gadoliniumkontrastlösung wird direkt in die Kniegelenke, Ellbogen und Schulter injiziert, um Magnetresonanzbilder seiner Integrität und Operation zu erreichen.

Verweise

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