ویکی‌پدیا

گادولینیم

گادولینیُم (Gadolinium) یک عنصر شیمیایی با نماد Gd و عدد اتمی ۶۴ است. گادولینیم پیش از اکسیده شدن، یک فلز نقره‌ای مایل به سفید است. این عنصر، کمی چکش‌خوار است و یک عنصر کمیاب زمین و شکل‌پذیر است. گادولینیم با اکسیژن یا رطوبت اتمسفر به آرامی واکنش می‌دهد و یک پوشش سیاه تشکیل می‌دهد. گادولینیم، زیر نقطهٔ کوری ۲۰ درجه سلسیوس (۶۸ درجه فارنهایت) فرومغناطیس است،[۴] با جاذبه‌ای بیشتر از میدان مغناطیسی نیکل. بالاتر از این دما، پارامغناطیسترین عنصر است. در طبیعت، تنها به‌صورت اکسید شده یافت می‌شود و پس از جداسازی، معمولاً ناخالصی‌های سایر عناصر کمیاب را به‌دلیل خواص شیمیایی مشابه آن‌ها به همراه دارد.

گادولینیم، 64Gd
گادولینیم
تلفظ‎/ˌɡædəˈlɪniəm/‎ ​(GAD-ə-LIN-ee-əm)
ظاهرنقرهy white
جرم اتمی استاندارد (Ar، استاندارد)۱۵۷٫۲۵(۳)[۱]
گادولینیم در جدول تناوبی
Element 1: هیدروژن (H), Other non-metal
Element 2: هلیوم (He), Noble gas
Element 3: لیتیم (Li), Alkali metal
Element 4: برلیم (Be), Alkaline earth metal
Element 5: بور (B), Metalloid
Element 6: کربن (C), Other non-metal
Element 7: نیتروژن (N), Halogen
Element 8: اکسیژن (O), Halogen
Element 9: فلوئور (F), Halogen
Element 10: نئون (Ne), Noble gas
Element 11: سدیم (Na), Alkali metal
Element 12: منیزیم (Mg), Alkaline earth metal
Element 13: آلومینیم (Al), Other metal
Element 14: سیلسیم (Si), Metalloid
Element 15: فسفر (P), Other non-metal
Element 16: گوگرد (S), Other non-metal
Element 17: کلر (Cl), Halogen
Element 18: آرگون (Ar), Noble gas
Element 19: پتاسیم (K), Alkali metal
Element 20: کلسیم (Ca), Alkaline earth metal
Element 21: اسکاندیم (Sc), Transition metal
Element 22: تیتانیم (Ti), Transition metal
Element 23: وانادیم (V), Transition metal
Element 24: کروم (Cr), Transition metal
Element 25: منگنز (Mn), Transition metal
Element 26: آهن (Fe), Transition metal
Element 27: کبالت (Co), Transition metal
Element 28: نیکل (Ni), Transition metal
Element 29: مس (Cu), Transition metal
Element 30: روی (Zn), Other metal
Element 31: گالیم (Ga), Other metal
Element 32: ژرمانیم (Ge), Metalloid
Element 33: آرسنیک (As), Metalloid
Element 34: سلنیم (Se), Other non-metal
Element 35: برم (Br), Halogen
Element 36: کریپتون (Kr), Noble gas
Element 37: روبیدیم (Rb), Alkali metal
Element 38: استرانسیم (Sr), Alkaline earth metal
Element 39: ایتریم (Y), Transition metal
Element 40: زیرکونیم (Zr), Transition metal
Element 41: نیوبیم (Nb), Transition metal
Element 42: مولیبدن (Mo), Transition metal
Element 43: تکنسیم (Tc), Transition metal
Element 44: روتنیم (Ru), Transition metal
Element 45: رودیم (Rh), Transition metal
Element 46: پالادیم (Pd), Transition metal
Element 47: نقره (Ag), Transition metal
Element 48: کادمیم (Cd), Other metal
Element 49: ایندیم (In), Other metal
Element 50: قلع (Sn), Other metal
Element 51: آنتیموان (Sb), Metalloid
Element 52: تلوریم (Te), Metalloid
Element 53: ید (I), Halogen
Element 54: زنون (Xe), Noble gas
Element 55: سزیم (Cs), Alkali metal
Element 56: باریم (Ba), Alkaline earth metal
Element 57: لانتان (La), Lanthanoid
Element 58: سریم (Ce), Lanthanoid
Element 59: پرازئودیمیم (Pr), Lanthanoid
Element 60: نئودیمیم (Nd), Lanthanoid
Element 61: پرومتیم (Pm), Lanthanoid
Element 62: ساماریم (Sm), Lanthanoid
Element 63: اروپیم (Eu), Lanthanoid
Element 64: گادولینیم (Gd), Lanthanoid
Element 65: تربیم (Tb), Lanthanoid
Element 66: دیسپروزیم (Dy), Lanthanoid
Element 67: هولمیم (Ho), Lanthanoid
Element 68: اربیم (Er), Lanthanoid
Element 69: تولیم (Tm), Lanthanoid
Element 70: ایتربیم (Yb), Lanthanoid
Element 71: لوتتیم (Lu), Lanthanoid
Element 72: هافنیم (Hf), Transition metal
Element 73: تانتال (Ta), Transition metal
Element 74: تنگستن (W), Transition metal
Element 75: رنیم (Re), Transition metal
Element 76: اوسمیم (Os), Transition metal
Element 77: ایریدیم (Ir), Transition metal
Element 78: پلاتین (Pt), Transition metal
Element 79: طلا (Au), Transition metal
Element 80: جیوه (Hg), Other metal
Element 81: تالیم (Tl), Other metal
Element 82: سرب (Pb), Other metal
Element 83: بیسموت (Bi), Other metal
Element 84: پولونیم (Po), Other metal
Element 85: آستاتین (At), Metalloid
Element 86: رادون (Rn), Noble gas
Element 87: فرانسیم (Fr), Alkali metal
Element 88: رادیم (Ra), Alkaline earth metal
Element 89: آکتینیم (Ac), Actinoid
Element 90: توریم (Th), Actinoid
Element 91: پروتاکتینیم (Pa), Actinoid
Element 92: اورانیم (U), Actinoid
Element 93: نپتونیم (Np), Actinoid
Element 94: پلوتونیم (Pu), Actinoid
Element 95: امریسیم (Am), Actinoid
Element 96: کوریم (Cm), Actinoid
Element 97: برکلیم (Bk), Actinoid
Element 98: کالیفرنیم (Cf), Actinoid
Element 99: اینشتینیم (Es), Actinoid
Element 100: فرمیم (Fm), Actinoid
Element 101: مندلیفیم (Md), Actinoid
Element 102: نوبلیم (No), Actinoid
Element 103: لارنسیم (Lr), Actinoid
Element 104: رادرفوردیم (Rf), Transition metal
Element 105: دوبنیم (Db), Transition metal
Element 106: سیبورگیم (Sg), Transition metal
Element 107: بوهریم (Bh), Transition metal
Element 108: هاسیم (Hs), Transition metal
Element 109: مایتنریم (Mt)
Element 110: دارمشتادیم (Ds)
Element 111: رونتگنیم (Rg)
Element 112: کوپرنیسیم (Cn), Other metal
Element 113: نیهونیم (Nh)
Element 114: فلروویم (Fl)
Element 115: مسکوویم (Mc)
Element 116: لیورموریم (Lv)
Element 117: تنسین (Ts)
Element 118: اوگانسون (Og)
 -
↑
Gd
↓
Cm
یوروپیم ← گادولینیم → تربیم
عدد اتمی (Z)64
گروهn/a
دورهدوره 6
بلوکبلوک-f
دسته Lanthanide
آرایش الکترونی[Xe] 4f7 5d1 6s2
2, 8, 18, 25, 9, 2
ویژگی‌های فیزیکی
فاز در STPجامد
نقطه ذوب1585 K ​(1312 °C, ​2394 °F)
نقطه جوش3546 K ​(3273 °C, ​5923 °F)
چگالی (near r.t.)7.90 g/cm3
در حالت مایع (at m.p.)7.4 g/cm3
حرارت همجوشی10.05 kJ/mol
آنتالپی تبخیر 301.3 kJ/mol
ظرفیت حرارتی مولی37.03 J/(mol·K)
فشار بخار (calculated)
فشار (Pa) ۱ ۱۰ ۱۰۰ ۱ K ۱۰ K ۱۰۰ K
در دمای (K) 1836 2028 2267 2573 2976 3535
ویژگی‌های اتمی
عدد اکسایش0,[۲] +1, +2, +3 (a mildly basic اکسید)
الکترونگاتیویمقیاس پائولینگ: 1.20
انرژی یونش
  • 1st: 593.4 kJ/mol
  • 2nd: 1170 kJ/mol
  • 3rd: 1990 kJ/mol
شعاع اتمیempirical: 180 pm
شعاع کووالانسی pm 196±6
Color lines in a spectral range
خط طیف نوری گادولینیم
دیگر ویژگی ها
ساختار بلوری ​دستگاه بلوری شش‌گوشه
Hexagonal crystal structure for گادولینیم
سرعت صوت thin rod2680 m/s (at 20 °C)
انبساط حرارتی(100 °C) (α, poly) 9.4 µm/(m·K)
رسانندگی گرمایی10.6 W/(m·K)
رسانش الکتریکی(دمای اتاق) (α, poly) 1.310 µ Ω·m
رسانش مغناطیسیferromagnetic/پارامغناطیس
transition at 292 K[۳]
مدول یانگ(α form) 54.8 GPa
مدول برشی(α form) 21.8 GPa
مدول حجمی(α form) 37.9 GPa
نسبت پواسون(α form) 0.259
سختی ویکرز570 MPa
شماره ثبت سی‌ای‌اس7440-54-2
ایزوتوپ‌های گادولینیم
ایزوتوپ فراوانی نیمه‌عمر (t۱/۲) حالت فروپاشی محصول
152Gd 0.20% 1.08×1014 y α 2.205 148Sm
154Gd 2.18% 154Gd ایزوتوپ پایدار است که 90 نوترون دارد
155Gd 14.80% 155Gd ایزوتوپ پایدار است که 91 نوترون دارد
156Gd 20.47% 156Gd ایزوتوپ پایدار است که 92 نوترون دارد
157Gd 15.65% 157Gd ایزوتوپ پایدار است که 93 نوترون دارد
158Gd 24.84% 158Gd ایزوتوپ پایدار است که 94 نوترون دارد
160Gd 21.86% >1.3×1021y β−β− 1.7 160Dy
| منابع
گادولینیوم

گادولینیم در سال ۱۸۸۰ توسط ژان چارلز دو ماریگناک کشف شد که اکسید آن را با استفاده از طیف‌سنجی شناسایی کرد. نام آن برگرفته از کانی گادولینیت، یکی از کانی‌هایی است که گادولینیم در آن یافت می‌شود، که خود به نام شیمی‌دان فنلاندی یوهان گادولین نامگذاری شده‌است. گادولینیم خالص نخستین بار توسط شیمی‌دان پل-امیل لکو د بویسباودران در حدود سال ۱۸۸۶ جداسازی شد.[۵][۶][۷]

گادولینیم دارای ویژگی‌های متالورژیکی غیرمعمولی است، به‌حدی که یک درصد گادولینیم می‌تواند به‌طور قابل توجهی کارایی و مقاومت در برابر اکسیداسیون را در دماهای بالای آهن، کروم و فلزات مرتبط، بهبود بخشد. گادولینیم به‌عنوان یک فلز یا یک نمک، نوترون‌ها را جذب می‌کند و بنابراین گاهی برای محافظت در رادیوگرافی نوترونی و در رآکتورهای هسته‌ای استفاده می‌شود.

یون‌های گادولینیم (III) در نمک‌های محلول در آب برای پستانداران بسیار سمی هستند. با این‌حال، چنگالش گادولینیم (III) از قرار گرفتن گادولینیم (III) در معرض جاندار جلوگیری می‌کند و بیشتر آن پیش از این‌که بتواند در بافت‌ها رسوب کند توسط کلیههای سالم، دفع می‌شود.[۸] به‌دلیل خواص پارامغناطیس، محلول‌های کمپلکس‌های گادولینیم آلی کِلات شده به‌عنوان مادهٔ حاجب اِم‌آرآی مبتنی بر گادولینیم به‌صورت داخل وریدی در تشخیص پزشکی استفاده می‌شوند. مقادیر متفاوتی در بافت‌های مغز، ماهیچه قلب، کلیه، سایر اندام‌ها و پوست رسوب می‌کند که عمدتاً به نحوهٔ عملکرد کلیه، ساختار کِلات‌ها (خطی یا ماکروسیکلیک) و دوز تجویز شده بستگی دارد.

ویژگی‌ها

ویرایش

گادولینیم عنصری خاکی کمیاب از لانتانیدهاست. عدد اتمی آن ۶۴ و در گروه IIIB و دوره ششم جدول تناوبی جای دارد. جرم اتمی آن ۱۵۷٫۲۵ و ظرفیت آن ۳ است.

گادولینیم فلزی است براق، جرم حجمی آن ۷٫۸۷ نقطه ذوب ۱۳۱۲ درجه و نقطه جوش آن ۳۰۰۰ درجه سانتی‌گراد است. با آب به کندی واکنش می‌دهد و در دماهای پایین، مغناطیس قوی است. نمک‌های آن بی‌رنگند. دارای قوی‌ترین مقطع جذب نوترونی نسبت به هر عنصر شناخته شده‌است، قابل سوختن است و در دستگاه مسدسی اکسید می‌شود.

روش استخراج

ویرایش

کاربردها

ویرایش

حفاظ نوترونی، فعال‌کننده فسفر، کاتالیزور، پاک‌کننده برای اکسیژن در تهیه تیتانیم، ماده حاجب در اِم‌آرآی

ذخایر

ویرایش

گادولینیم در بسیاری از کانی‌ها مانند مونازیت و باستانائزیت یافت می‌شود. این فلز بیش از حد واکنش‌پذیر است و به‌طور طبیعی خالص وجود ندارد. کانی گادولینیت در واقع فقط حاوی ردپایی از این عنصر است. فراوانی گادولینیم در پوستهٔ زمین حدود ۶٫۲ میلی‌گرم بر کیلوگرم است[۹] و منابع اصلی معدنی آن در چین، ایالات متحده، برزیل، سری‌لانکا، هند و استرالیا با ذخایر بیش از یک میلیون تن است. تولید جهانی گادولینیم خالص حدود ۴۰۰ تن در سال است. کانی لپرسونیت-(Gd) نیز حاوی گادولینیم و بسیار نادر است.[۱۰][۱۱]

منابع

ویرایش
  1. ↑ Meija, J.; et al. (2016). "Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)". شیمی محض و کاربردی(نشریه). 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305.
  2. ↑ Yttrium and all lanthanides except Ce, Pm, Eu, Tm, Yb have been observed in the oxidation state 0 in bis(1,3,5-tri-t-butylbenzene) complexes, see Cloke, F. Geoffrey N. (1993). "Zero Oxidation State Compounds of Scandium, Yttrium, and the Lanthanides". Chem. Soc. Rev. 22: 17–24. doi:10.1039/CS9932200017.
  3. ↑ Charles Kittel (1996). Introduction to جامد State Physics. New York: Wiley. p. 449.
  4. ↑ Coey JM, Skumryev V, Gallagher K (1999). "Rare-earth metals: Is gadolinium really ferromagnetic?". Nature. 401 (6748): 35–36. Bibcode:1999Natur.401...35C. doi:10.1038/43363. ISSN 0028-0836.
  5. ↑ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Oxford: Butterworth-Heinemann. ISBN 0080379419.{{cite book}}: نگهداری یادکرد:نام‌های متعدد:فهرست نویسندگان (link)
  6. ↑ Marshall, James L.; Marshall, Virginia R. (2008). "Rediscovery of the Elements: Yttrium and Johan Gadolin" (PDF). The Hexagon (Spring): 8–11.
  7. ↑ Marshall, James L. Marshall; Marshall, Virginia R. Marshall (2015). "Rediscovery of the elements: The Rare Earths–The Confusing Years" (PDF). The Hexagon: 72–77. Retrieved 30 December 2019.
  8. ↑ Donnelly, L. , Nelson, R. Renal excretion of gadolinium mimicking calculi on non-contrast CT.
  9. ↑ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Oxford: Butterworth-Heinemann. ISBN 0080379419.{{cite book}}: نگهداری یادکرد:نام‌های متعدد:فهرست نویسندگان (link)
  10. ↑ Deliens, M. and Piret, P. (1982).
  11. ↑ "Lepersonnite-(Gd): Lepersonnite-(Gd) mineral information and data". Mindat.org. Retrieved 4 March 2016.
 
در ویکی‌انبار پرونده‌هایی دربارهٔ گادولینیم موجود است.

کتاب فرهنگ عناصر نوشته سید رضا آقاپور مقدم

برگرفته از «https://fa.wikipedia.org/w/index.php?title=گادولینیم&oldid=39412161»