Gadolinio -structuur, eigenschappen, verkrijgen, gebruik

Hij Gadolinio Het is een metaal dat behoort tot de groep lanthaniden, van zeldzame aardes, wiens chemisch symbool GD is. Het presenteert in afwezigheid van oxide een zilveren witte kleur. Het is stabiel in droge lucht, maar geoxideerd met vochtige lucht die een donker oxide vormt. Het reageert ook met heet water om gadoliniumhydroxide te vormen.

Gadolinio fluorescerende complexe vorm en presenteert andere specifieke fysische eigenschappen: het is magneto-voorzitter, dat wil zeggen, de temperatuur is afhankelijk van het bestaande magnetische veld. Het is bovenop een paramagnetisch element dat ferromagnetisch wordt bij lage temperaturen.

Metalen gadoliniummonster. Bron: Hi-Res Images ofChemical Elements/CC door (https: // creativeCommons.Org/licenties/door/3.0)

Gadolinio heeft een Curie Point van 17 ºC. Heeft een overvloed van 5.2 ppm in de aarde Cortez. Zijn aanwezigheid is aangetoond in sommige groenten zoals dille, rode biet en Romeinse sla.

Gadolinio werd in 1800 ontdekt door Jean de Marignac, door de studie van gadoliniumoxide verkregen uit het Samarskita -mineraal. Paradoxaal genoeg heeft het gadolinietmineraal alleen sporen van dit metaal, waarvan de ware mineralogische bron bestaat uit monaciet- en Bastnäsite -mineralen.

[TOC]

Ontdekking

Gadolinio werd in 1880 ontdekt door de Zwitserse chemicus Jean Charles Gelissard de Marignac. Deze wetenschapper slaagde erin te identificeren in een oxide, verkregen uit het Samarskita -mineraal, een nieuw spectroscopisch record, dat vervolgens werd aangetoond dat het overeenkwam met die gepresenteerd door het gadoliniummetaal.

Er is een teken dat Marignac gadoliniumoxide uit de Cerita -erts heeft voorbereid, in plaats van de Samarskita, oxide noemen als "gadolinia".  In 1886 slaagde de Franse chemicus Paul Émile Lacog in Boisbaudran erin om gadoliniummetaal van zijn oxide te isoleren.

Dit diende om de bevindingen van Marignac te bevestigen en de ontdekking van Gadolinio toe te schrijven. Van Boisbaudran, na overleg met Marignac, gaf hij de nieuwe metal de naam van Gadolinio toe ter ere van de achttiende -eeuwse mineralogist: John Gadolin.

Kan u van dienst zijn: zure zouten (oxisalen)

John Gadolin (1760-1752) was een Finse chemicus die in 1792 een zwart mineraal onderzocht dat was verzameld in de buurt van Stockholm en ontdekte dat het 38% van een oxide van een zeldzaam land bevatte dat hij Itria noemde.

In 1800 heette het mineraal Gadolin als Gadolinita. Later werd echter vastgesteld dat het niet bijzonder rijk was aan gadolinio, maar dat het nauwelijks sporen van dit metaal had.

Chemische structuur van gadolinium

Gadolinio kan twee kristallijne structuren overnemen:

-Compact zeshoekig (HCP) bij kamertemperatuur, α-GD genoemd

-Kubiek gecentreerd in het lichaam (BCC) boven 1235 ºC, die wordt weergegeven als β-GD

Elektronische configuratie

Elektronische gadoliniumconfiguratie

De verkorte elektronische configuratie van gadolinio is:

[XE] 4F⁷ 5 D¹ 6s²

Het zou acht elektronen moeten hebben in de 4F -orbitalen, omdat het het achtste lid van de Lantanids is; Maar in plaats daarvan heeft hij er zeven, met een elektron in de 5D -orbital. Dit is een van de vele onregelmatigheden in de volgorde van vullen van de orbitalen.

Eigenschappen van gadolinio

Fysiek uiterlijk

Zilveren wit massief metaal. Gadolinio is een ductiel en kneedbaar metaal.

Atoomnummer

64

Molaire massa

157 g/mol

Smeltpunt

1312 ºC

Kookpunt

3000 ºC

Dikte

7.90 g/cm³

Fusiewarmte

10.05 kJ/mol

Verdampingswarmte

301.3 kJ/mol

Oxidatietoestanden

0, +1, +2 en +3, als laatste (gd³⁺) De belangrijkste oxidatiestatus.

Elektronegativiteit

1.2 op de Pauling -schaal

Ionisatie -energieën

Eerst: 593.4 kJ/mol

Ten tweede: 1170 kJ/mol

Derde: 1190 kJ/mol

Magnetisme

Bij temperaturen onder 20 ºC (Curie 17 ºC) gedraagt ​​het zich als een ferromagnetisch metaal, dat wil zeggen het wordt aangetrokken tot magneten. En bij temperaturen van meer dan 20 ºC gedraagt ​​het zich als een paramagnetisch metaal.

Gadolinio heeft de eigenschap thermo-magnetic, omdat het zijn temperatuur verhoogt bij het betreden van een magnetisch veld; en neemt af wanneer dit wordt verlaten. Bovendien heeft gadolinio een hoge elektrische weerstandswaarde (131 µω-cm).

Kan u van dienst zijn: chromatogram

Reactiviteit

De meeste verbindingen gevormd door gadolinio zijn met Valencia +3. Het metaal is stabiel in droge lucht, maar het wordt aangetast door natte lucht en vormt een scumeus oxide, GD₂OF₃, Dat wordt dan donkerder en beschermt het niet tegen latere oxidaties.

Gadolinio is niet oplosbaar in koud water, maar het kan reageren met heet water om gadoliniumhydroxide, GD (OH) te vormen₃. Gadolinio is een sterk reductiemiddel dat werkt door metaaloxiden te verminderen.

Het reageert ook met alle halogenen om witte haliden te vormen; Met uitzondering van gadoliniumjodide, dat is geel. Reageert met zuren met uitzondering van fluorhorzuur, waarmee het een beschermende laag vormt.

Het verkrijgen van

Zoals veel zeldzame aardes, wordt Gadolinio economisch verkregen van Monacita en Bastnäsita Minerals. Zodra deze mineralen zijn verkregen, worden ze verpletterd om ze tot fragmenten te verminderen en dus het isolatieproces initiëren.

De eerste stap is het behandelen van minerale fragmenten met zoutzuur om onoplosbare oxiden te transformeren in oplosbare chloriden. Vervolgens wordt de gefilterde vloeistof geneutraliseerd met de toevoeging van natriumhydroxide om de pH tussen 3 en 4 aan te passen, waardoor de neerslag van thoriumhydroxide wordt geproduceerd.

Gadolinio chips. Bron: W. OELEN, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons

Vervolgens wordt het supernatant met ammoniumoxalaat behandeld zodat de vorming van de onoplosbare oxalaten van de zeldzame aardes optreedt. Deze oxalaten worden verwarmd om ze om te zetten in oxiden, die op hun beurt worden behandeld met salpeterzuur, wat de neerslag van de cerio produceert.

Het supernatant wordt behandeld met magnesiumnitraat om dubbele gekristalliseerde zouten van gadolinium, samarium en europio te produceren, die kunnen worden gescheiden met behulp van ionenuitwisselingchromatografie.

Metallic gadolinium kan eindelijk worden verkregen uit zijn oxiden of zouten die ze naar 1450 ºC brengen, en ze reduceren met calcium in een inerte argonatmosfeer.

Gebruik/toepassingen

Magnetische koeling

De legeringen van Gadolinio, Siliconio en Germanio, gegoten door Arco, demonstreren een magneto-corisch effect. Dat wil zeggen, de temperatuur wordt beïnvloed door de intensiteit van het magnetische veld waaraan ze worden blootgesteld. Deze woning heeft gediend als basis voor het opzetten van magnetische koeling.

Het kan u van dienst zijn: 1-OCTENO: Kenmerken, synthese, gebruik, veiligheidsblad

Industriëlen

Gadolinium wordt gebruikt in ijzer- en chroomlegeringen om hoge temperaturen en corrosieweerstand te verbeteren.

De verbindingen worden gebruikt als groene fosfor in kleurtelevisiebuizen. Gadolinium wordt ook gebruikt als een bron van fosfor in fluorescentielampen, X -Ray Intensify -schermen en spindlers voor X -Ray Tomography.

Gadolinio wordt gebruikt met het ititrium bij de productie van granaten met een magnetron. Het wordt ook gebruikt bij de productie van magneten, elektronische componenten zoals video -recorders en compact -schijven (CD) en computerherinneringen.

Kernreactor

Vanwege de dwarsdoorsnede heeft Gadolinio een grote capaciteit om neutronen vast te leggen, waardoor het gebruik ervan als een schild en de controlebalk in kernreactoren mogelijk is.

Artsen

De magnetische kenmerken van gadolinio hebben het mogelijk gemaakt om contrasten te vormen complexen, nuttig in magnetische resonantiebeelden (RMI).  Het contrastmateriaal wordt intraveneus geïnjecteerd, waardoor enkele van de volgende medische studies mogelijk zijn:

-Evolutiestatus van kankerachtige tumoren

-Cardiale afbeeldingen van perfusie, met de karakterisering van hartweefsel en de kwantificering van myocardiale fibrose

-Diagnose bij patiënten met afwijkingen van het centrale zenuwstelsel, enz.

De gadoliniumcontrastoplossing wordt direct in de kniegewrichten, elleboog en schouder geïnjecteerd om magnetische resonantiebeelden van zijn integriteit en werking te bereiken.

Referenties

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganische scheikunde. (vierde druk). MC Graw Hill.
2. Wikipedia. (2020). Gadolinium. Opgehaald uit: in.Wikipedia.borg
3. Lentech B.V. (2020). Gadolinium. Hersteld van: Lentech.com
4. Nationaal centrum voor biotechnologie -informatie. (2020). Gadolinium.  PubChem Comunund Samenvatting voor CID 23974. Hersteld van: pubchem.NCBI.NLM.NIH.Gov
5. Dr. Doug Stewart. (2020). Gadolinium -elementen Feiten. Hersteld van: chemicool.com
6. De redacteuren van Enyclopaedia Britannica. (2020). Thorium. Hersteld van: Britannica.com
7. Elsevier B.V. (2020). Gadolinium. Wetenschappelijk. Opgehaald uit: Scientedirect.com