Gadolinio struktur, egenskaper, erhållning, användning

han Gadolinio Det är en metall som tillhör gruppen av lantanider, av sällsynta jordar, vars kemiska symbol är GD. Den presenterar i frånvaro av oxid en silvervit färg. Den är stabil i torr luft, men oxiderad med fuktig luft som bildar en mörk oxid. Det reagerar också med varmt vatten för att bilda gadoliniumhydroxid.

Gadolinio fluorescerande komplex form och presenterar andra specifika fysiska egenskaper: det är magneto-ordförande, det vill säga dess temperatur är beroende av det befintliga magnetfältet. Det är förutom ett paramagnetiskt element som blir ferromagnetiskt vid låga temperaturer.

Metallisk gadoliniumprov. Källa: Hi-reser Bilder av kemiska element/cc av (https: // CreativeCommons.Org/licenser/av/3.0)

Gadolinio har en 17 ºC Curie Point. Har ett överflöd på 5.2 ppm i jordens kortez. Hans närvaro har demonstrerats i vissa grönsaker som dill, röd betor och romersk sallad.

Gadolinio upptäcktes 1800 av Jean de Marignac genom studien av gadoliniumoxid erhållen från Samarskita Mineral. Paradoxalt nog har det gadolinitiska mineralet bara spår av denna metall, vars verkliga mineralogiska källa består av monacit- och bastnäsitmineraler.

[TOC]

Upptäckt

Gadolinio upptäcktes 1880 av den schweiziska kemisten Jean Charles Gelissard de Marignac. Denna forskare lyckades identifiera sig i en oxid, erhållen från Samarskita Mineral, en ny spektroskopisk post, som sedan demonstrerades att den motsvarade den som presenterades av gadoliniummetallen.

Det finns ett tecken på att Marignac beredde gadoliniumoxid från Cerita -malmen, istället för Samarskita och kallade oxid som "Gadolinia".  1886 lyckades den franska kemisten Paul émile Lacog i Boisbaudran isolera gadoliniummetall från sin oxid.

Detta tjänade till att bekräfta Marignacs resultat och tillskriva upptäckten av Gadolinio. Från Boisbaudran, efter samråd med Marignac, tilldelade han den nya metallen namnet på Gadolinio för att hedra det artonde århundradet mineralogist: John Gadolin.

Kan tjäna dig: syra salter (oxisaler)

John Gadolin (1760-1752) var en finsk kemist som 1792 undersökte ett svart mineral som samlades nära Stockholm och fann att det innehöll 38% av en oxid av ett sällsynt land som han kallade Itria.

1800 kallades mineralet gadolin som gadolinita. Det konstaterades emellertid att det inte var särskilt rik på gadolinio, men att det knappt hade spår av denna metall.

Gadoliniums kemisk struktur

Gadolinio kan anta två kristallina strukturer:

-Kompakt hexagonal (HCP) vid rumstemperatur, kallad a-GD

-Kubikcentrerad i kroppen (BCC) över 1235 ºC, som representeras som ß-GD

Elektronisk konfiguration

Elektronisk gadoliniumkonfiguration

Den förkortade elektroniska konfigurationen av gadolinio är:

[Xe] 4f⁷ 5 D¹ 6s²

Det bör ha åtta elektroner i 4F -orbitalerna, för att vara den åttonde medlemmen i Lantaniderna; Men istället har han sju, med en elektron i 5d -orbitalen. Detta är en av de många oegentligheterna i ordningen att fylla orbitalerna.

Gadolinios egenskaper

Fysiskt utseende

Silvervit fast metall. Gadolinio är en duktil och formbar metall.

Atomnummer

64

Molmassa

157 g/mol

Smältpunkt

1312 ºC

Kokpunkt

3000 ºC

Densitet

7.90 g/cm³

Fusionsvärme

10.05 kJ/mol

Förångningsvärme

301.3 kJ/mol

Oxidationstillstånd

0, +1, +2 och +3, är den senare (GD³⁺) Den viktigaste oxidationsstatusen.

Elektronnegativitet

1.2 på Pauling -skalan

Joniseringsenergier

Första: 593.4 kJ/mol

Andra: 1170 kJ/mol

Tredje: 1190 kJ/mol

Magnetism

Vid temperaturer under 20 ºC (curie 17 ºC) uppträder det som en ferromagnetisk metall, det vill säga den lockas till magneter. Och vid temperaturer större än 20 ºC, uppför sig det som en paramagnetisk metall.

Gadolinio har egenskapen att vara termomagnetisk, eftersom det ökar temperaturen när man går in i ett magnetfält; och minskar när du lämnar detta. Dessutom har Gadolinio ett högt elektriskt resistivitetsvärde (131 µΩ-cm).

Kan tjäna dig: kromatogram

Reaktivitet

De flesta av de föreningar som bildas av Gadolinio är med Valencia +3. Metallen är stabil i torr luft, men den är plågad av våt luft och bildar en skummande oxid, GD₂ANTINGEN₃, som sedan mörknar och skyddar inte det från efterföljande oxidationer.

Gadolinio är inte löslig i kallt vatten, men det kan reagera med varmt vatten för att bilda gadoliniumhydroxid, GD (OH)₃. Gadolinio är ett starkt reducerande medel som verkar genom att minska metalloxider.

Det reagerar också med alla halogener för att bilda vita halogenider; Med undantag av gadoliniumjodid, som är gul. Reagerar med syror med undantag av fluorhorinsyra, med vilken den bildar ett skyddande skikt.

Erhållande

Liksom många sällsynta jordar är Gadolinio ekonomiskt erhållet från Monacita och Bastnäsita mineraler. När dessa mineraler har erhållits krossas de för att reducera dem till fragment och därmed initiera isoleringsprocessen.

Det första steget är att behandla mineralfragment med saltsyra för att omvandla olösliga oxider till lösliga klorider. Sedan neutraliseras den filtrerade vätskan med tillsats av natriumhydroxid för att justera pH mellan 3 och 4, vilket ger utfällningen av thoriumhydroxid.

Gadoliniochips. Källa: W. Oelen, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons

Sedan behandlas supernatanten med ammoniumoxalat så att bildningen av de olösliga oxalaterna på de sällsynta jordarna inträffar. Dessa oxalater upphettas för att omvandla dem till oxider, som behandlas i sin tur med salpetersyra, vilket ger utfällningen av cerio.

Supernatanten behandlas med magnesiumnitrat för att producera dubbla kristalliserade salter av gadolinium, samarium och europio, som kan separeras med jonbytarkromatografi.

Metalliskt gadolinium kan äntligen erhållas från dess oxider eller salter som tar dem till 1450 ºC och reducerar dem med kalcium i en inert argonatmosfär.

Användning/applikationer

Magnetkylning

Legeringarna i Gadolinio, Siliconio och Germanio, gjuten av ARCO, demonstrerar en magnetokorisk effekt. Det vill säga dess temperatur påverkas av intensiteten hos magnetfältet som de utsätts för. Den här egenskapen har fungerat som grund för upprättandet av magnetkylning.

Det kan tjäna dig: 1-okteno: egenskaper, syntes, användning, säkerhetsblad

Industriister

Gadolinium används i järn- och kromlegeringar för att förbättra höga temperaturer och korrosionsbeständighet.

Dess föreningar används som grön fosfor i färgtvrör. Gadolinium används också som en källa till fosfor i fluorescerande lampor, röntgen intensifierande skärmar och spindlar för x -ray -tomografi.

Gadolinio används med Ititrium vid tillverkning av granater som har mikrovågsugn. Det används också vid tillverkning av magneter, elektroniska komponenter som videoinspelare och kompakta skivor (CD) och datorminnen.

Kärnreaktorer

På grund av dess tvärsnitt har Gadolinio stor kapacitet att fånga neutroner, vilket möjliggör användning som en sköld och kontrollstång i kärnreaktorer.

Läkare

De magnetiska egenskaperna hos gadolinio har tillåtit att den kan användas för att bilda kontraster komplex, användbara i magnetresonansbilder (RMI).  Kontrastmaterialet injiceras intravenöst, vilket tillåter några av följande medicinska studier:

-Evolutionstatus för cancerstumörer

-Hjärtbilder av perfusion, med karakterisering av hjärtvävnad och kvantifiering av myokardiell fibros

-Diagnos hos patienter med avvikelser i centrala nervsystemet etc.

Gadoliniumkontrastlösningen injiceras direkt i knäleden, armbågen och axeln för att uppnå magnetiska resonansbilder av dess integritet och drift.

Referenser

1. Shiver & Atkins. (2008). Oorganisk kemi. (fjärde upplagan). MC Graw Hill.
2. Wikipedia. (2020). Gadolinium. Hämtad från: i.Wikipedia.org
3. Lentech B.V. (2020). Gadolinium. Återhämtat sig från: Lentech.com
4. Nationellt centrum för bioteknikinformation. (2020). Gadolinium.  Pubchem Comunund -sammanfattning för CID 23974. Återhämtat sig från: pubchem.Ncbi.Nlm.Nih.Gov
5. Doktor. Doug Stewart. (2020). Gadoliniumelement fakta. Återhämtat sig från: Chemicool.com
6. Redaktörerna för Enyclopaedia Britannica. (2020). Thorium. Återhämtat sig från: Britannica.com
7. Elsevier b.V. (2020). Gadolinium. Vetenskaplig. Hämtad från: Scientedirect.com