Gadolinio -struktur, egenskaper, innhenting, bruker

Han Gadolinio Det er et metall som tilhører gruppen av lantanider, av sjeldne jordarter, hvis kjemiske symbol er GD. Det presenterer i fravær av oksid en sølv hvit farge. Den er stabil i tørr luft, men oksidert med fuktig luft som danner et mørkt oksid. Den reagerer også med varmt vann for å danne gadoliniumhydroksid.

Gadolinio fluorescerende kompleks form og presenterer andre spesielle fysiske egenskaper: det er magneto-formann, det vil si at temperaturen er avhengig av det eksisterende magnetfeltet. Det er i tillegg til et paramagnetisk element som blir ferromagnetisk ved lave temperaturer.

Metallisk gadoliniumprøve. Kilde: Hi-res Images ofchemical Elements/CC av (https: // creativecommons.Org/lisenser/av/3.0)

Gadolinio har et 17 ºC curie -punkt. Har en overflod på 5.2 ppm i jordens cortez. Hans tilstedeværelse er påvist i noen grønnsaker som dill, rød rødbeter og romersk salat.

Gadolinio ble oppdaget i 1800 av Jean de Marignac, gjennom studiet av gadoliniumoksid oppnådd fra Samarskita -mineralet. Paradoksalt nok har det gadolinittiske mineralet bare spor av dette metallet, hvis sanne mineralogiske kilde består av monacite og bastnäsite -mineraler.

[TOC]

Oppdagelse

Gadolinio ble oppdaget i 1880 av den sveitsiske kjemikeren Jean Charles Gelissard de Marignac. Denne forskeren klarte å identifisere seg i et oksid, hentet fra Samarskita -mineralet, en ny spektroskopisk post, som deretter ble demonstrert at den tilsvarte den som ble presentert av gadoliniummetallet.

Det er et tegn på at Marignac forberedte gadoliniumoksid fra Cerita Ore, i stedet for Samarskita, og kalte oksid som "Gadolinia".  I 1886 klarte den franske kjemikeren Paul Émile Lacog i Boisbaudran å isolere gadoliniummetall fra oksidet hans.

Dette tjente til å bekrefte Marignacs funn og tilskrive oppdagelsen av Gadolinio. Fra Boisbaudran, etter konsultasjon med Marignac, tildelte han det nye metallet navnet Gadolinio til ære for det attende århundre mineralogen: John Gadolin.

Kan tjene deg: Syresalter (oksisaler)

John Gadolin (1760-1752) var en finsk kjemiker som i 1792 undersøkte et svart mineral samlet i nærheten av Stockholm, og fant ut at det inneholdt 38% av et oksid av et sjeldent land han kalte Itria.

I 1800 ble mineralet kalt Gadolin som Gadolinita. Imidlertid ble det senere slått fast at den ikke var spesielt rik på Gadolinio, men at det knapt hadde spor av dette metallet.

Kjemisk struktur av gadolinium

Gadolinio kan ta i bruk to krystallinske strukturer:

-Kompakt sekskantet (HCP) ved romtemperatur, kalt α-GD

-Kubikk sentrert i kroppen (BCC) over 1235 ºC, som er representert som β-GD

Elektronisk konfigurasjon

Elektronisk gadoliniumkonfigurasjon

Den forkortede elektroniske konfigurasjonen av Gadolinio er:

[Xe] 4f⁷ 5 d¹ 6s²

Det skal ha åtte elektroner i 4F -orbitalene, for å være det åttende medlemmet av Lantanidene; Men i stedet har han syv, med et elektron i 5D -orbitalen. Dette er en av de mange uregelmessighetene i rekkefølgen på fylling av orbitalene.

Egenskaper til Gadolinio

Fysisk utseende

Sølvhvit fast metall. Gadolinio er et duktil og formbart metall.

Atomnummer

64

Molmasse

157 g/mol

Smeltepunkt

1312 ºC

Kokepunkt

3000 ºC

Tetthet

7.90 g/cm³

Fusjonsvarme

10.05 kJ/mol

Fordampningsvarme

301.3 kJ/mol

Oksidasjonsstater

0, +1, +2 og +3, som sistnevnte (GD³⁺) Den viktigste oksidasjonsstatusen.

Elektronegativitet

1.2 på Pauling -skalaen

Ioniseringsenergier

Først: 593.4 kJ/mol

For det andre: 1170 kJ/mol

Tredje: 1190 kJ/mol

Magnetisme

Ved temperaturer under 20 ºC (Curie 17 ºC) oppfører det seg som et ferromagnetisk metall, det vil si at det tiltrekkes av magneter. Og ved temperaturer større enn 20 ºC, oppfører det seg som et paramagnetisk metall.

Gadolinio har egenskapen til å være termo-magnetisk, siden den øker temperaturen når den kommer inn i et magnetfelt; og avtar når du forlater dette. I tillegg har Gadolinio en høy elektrisk resistivitetsverdi (131 µω-CM).

Kan tjene deg: kromatogram

Reaktivitet

De fleste forbindelsene dannet av Gadolinio er med Valencia +3. Metallet er stabilt i tørr luft, men det er plettet av våt luft, og danner et skummelt oksid, GD₂ENTEN₃, Det mørkner da og beskytter det ikke mot påfølgende oksidasjoner.

Gadolinio er ikke løselig i kaldt vann, men det er i stand til å reagere med varmt vann for å danne gadoliniumhydroksyd, GD (OH)₃. Gadolinio er et sterkt reduserende middel som virker ved å redusere metalloksider.

Den reagerer også med alle halogener for å danne hvite halogenider; Med unntak av gadoliniumjodid, som er gul. Reagerer med syrer med unntak av fluorhorinsyre, som det danner et beskyttende lag.

Å skaffe

Som mange sjeldne jordarter er Gadolinio økonomisk oppnådd fra Monacita og Bastnäsita Minerals. Når disse mineralene er oppnådd, blir de knust for å redusere dem til fragmenter og dermed sette i gang isolasjonsprosessen.

Det første trinnet er å behandle mineralfragmenter med saltsyre for å transformere uoppløselige oksider til oppløselige klorider. Deretter nøytraliseres den filtrerte væsken med tilsetning av natriumhydroksyd for å justere pH mellom 3 og 4, og produserer nedbøren av thoriumhydroksyd.

Gadolinio chips. Kilde: w. Oelen, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons

Deretter behandles supernatanten med ammoniumoksalat slik at dannelsen av uoppløselige oksalater av de sjeldne jordene oppstår. Disse oksalatene blir oppvarmet for å omdanne dem til oksider, som blir behandlet i sin tur med salpetersyre, som produserer nedbøren av Cerio.

Supernatanten blir behandlet med magnesiumnitrat for å produsere dobbeltkrystalliserte salter av gadolinium, samarium og europio, som kan skilles ved bruk av ionebytterkromatografi.

Metallisk gadolinium kan endelig oppnås fra oksider eller salter som tar dem til 1450 ºC, og reduserer dem med kalsium i en inert argonatmosfære.

Bruk/applikasjoner

Magnetisk avkjøling

Legeringene av Gadolinio, Siliconio og Germanio, støpt av ARCO, demonstrerer en magnetokarisk effekt. Det vil si at temperaturen påvirkes av intensiteten til magnetfeltet de blir utsatt for. Denne eiendommen har fungert som grunnlag for etablering av magnetisk kjøling.

Det kan tjene deg: 1-octeno: Kjennetegn, syntese, bruk, sikkerhetsark

Industriister

Gadolinium brukes i jern- og kromlegeringer for å forbedre høye temperaturer og korrosjonsbestandighet.

Forbindelsene brukes som grønne fosfor i farge -TV -rør. Gadolinium brukes også som en kilde til fosfor i lysstoffrør, x -ray intensiverende skjermer og spindlers for røntgen tomografi.

Gadolinio brukes med ititrium i fremstilling av granater som har mikrobølgeovnsapplikasjon. Det brukes også i fremstilling av magneter, elektroniske komponenter som videoopptakere og kompakte plater (CD) og dataminner.

Atomreaktorer

På grunn av tverrsnittet har Gadolinio stor kapasitet til å fange nøytroner, og tillater dermed bruken som et skjold- og kontrollstang i kjernefysiske reaktorer.

Leger

De magnetiske egenskapene til Gadolinio har tillatt den å brukes til å danne kontraster komplekser, nyttige i magnetiske resonansbilder (RMI).  Kontrastmaterialet injiseres intravenøst, noe som tillater noen av følgende medisinske studier:

-Evolusjonsstatus for kreftsvulster

-Hjertebilder av perfusjon, med karakterisering av hjertevev og kvantifisering av hjertefibrose

-Diagnose hos pasienter med abnormiteter i sentralnervesystemet, etc.

Gadoliniumkontrastløsningen injiseres direkte i kneleddene, albuen og skulderen, for å oppnå magnetiske resonansbilder av dens integritet og drift.

Referanser

1. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kjemi. (Fjerde utgave). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2020). Gadolinium. Hentet fra: i.Wikipedia.org
3. Lentech b.V. (2020). Gadolinium. Gjenopprettet fra: Lentech.com
4. Nasjonalt senter for bioteknologiinformasjon. (2020). Gadolinium.  Pubchem Comunund sammendrag for CID 23974. Gjenopprettet fra: Pubchem.NCBI.NLM.NIH.Gov
5. Dr. Doug Stewart. (2020). Gadolinium element fakta. Gjenopprettet fra: Chemicool.com
6. Redaktørene av Enyclopaedia Britannica. (2020). Thorium. Gjenopprettet fra: Britannica.com
7. Elsevier f.V. (2020). Gadolinium. Scientedirect. Hentet fra: Scientedirect.com