عنصر جادولينيوم الكيميائي

Gadolinium (Gd) ، عنصر كيميائي ، معدن أرضي نادر من سلسلة lanthanide من الجدول الدوري.

اختبار

اختبار الجدول الدوري

هو

Gadolinium هو معدن أبيض فضي مرن معتدل ، معتدل ، فضي فضي مستقر إلى حد ما في الهواء ، على الرغم من أنه بمرور الوقت يشوه في الهواء ، ويشكل طبقة رقيقة من Gd ₂ O ₃ على السطح. يتفاعل الجادولينيوم ببطء مع الماء وبسرعة مع الأحماض المخففة - باستثناء حمض الهيدروفلوريك (HF) ، حيث تتكون طبقة واقية مستقرة من GdF ₃ وتمنع المعدن من التفاعل الإضافي. الجادولينيوم هو اللانثينيد الوحيد المغنطيسي الحديدي بالقرب من درجة حرارة الغرفة. نقطة كوري (الترتيب المغناطيسي) هي 293 كلفن (20 درجة مئوية ، أو 68 درجة فهرنهايت). فوق درجة الحرارة هذه ، يعد المعدن بارماغنت قوي جدًا.

تم اكتشاف الجادولينيوم من قبل جان تشارلز جاليسارد دي ماريجناك وبول إميل ليكوك دي بويسبودران. فصل Marignac (1880) أرض نادرة جديدة (أكسيد معدني) من Samarskite المعدنية ، وحصل Lecoq de Boisbaudran (1886) على عينة نقية إلى حد ما من نفس الأرض ، والتي بموافقة Marignac سمى gadolinia ، بعد معدن يحدث فيه هذا بدوره تم تسميته للكيميائي الفنلندي يوهان جادولين. يحدث الجادولينيوم في العديد من المعادن إلى جانب الأتربة النادرة الأخرى ولكن يتم الحصول عليها بشكل أساسي من الباستناسيت. يوجد أيضًا في منتجات الانشطار النووي. الجادولينيوم في قشرة الأرض وفيرة مثل النيكل والزرنيخ.

في الطبيعة ، يحدث العنصر كخليط من ستة نظائر مستقرة - الجادولينيوم -158 (24.84 في المائة) ، الجادولينيوم 160 (21.86 في المائة) ، الجادولينيوم -156 (20.47 في المائة) ، الجادولينيوم -157 (15.65 في المائة) ، الجادولينيوم -155 (14.8 في المئة) ، والجادولينيوم 154 (2.18 في المئة) - ونظير واحد مشع ، الجادولينيوم 152 (0.20 في المئة). تحتوي النظائر ذات الأرقام الفردية على مقاطع عرضية عالية الامتصاص النووي للغاية ، مع جادولينيوم 157 يصل إلى 259000 حظيرة. ونتيجة لذلك ، فإن الخليط الذي يحدث بشكل طبيعي من نظائر الجادولينيوم لديه أيضًا مقطع عرضي عالي الامتصاص النووي عند طلب 49000 حظيرة. باستثناء الايزومرات النووية ، تم تحديد ما مجموعه 32 نظيرًا إشعاعيًا للجادولينيوم تتراوح كتلته من 133 إلى 169 وله عمر نصف من 1.1 ثانية (الجادولينيوم 135) إلى 1.08 × 10 ¹⁴ سنة (الجادولينيوم 152).

يتم الفصل التجاري للمعدن باستخدام تقنيات الاستخلاص بالمذيبات أو التبادل الأيوني. تم إنتاج المعدن عن طريق تقليل كلوريد اللامائية أو الفلورايد بواسطة الكالسيوم. يوجد الجادولينيوم في شكلين مختلفين. المرحلة α هي سداسية متقاربة الشكل مع = 3.6336 Å و c = 5.7810 Å في درجة حرارة الغرفة. المرحلة is عبارة عن مكعب متمركز حول الجسم مع = 4.06 Å عند 1،265 درجة مئوية (2309 درجة فهرنهايت).

تشمل الاستخدامات الرئيسية لمركبات الجادولينيوم مضيفات الفوسفور لمصابيح الفلورسنت ، وشاشات تكثيف الأشعة السينية ، والملمعات للتصوير المقطعي بالأشعة السينية ، وكعامل تباين للتصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) (في شكل مخلب قابل للذوبان في الماء). الاستخدامات الأخرى هي في الدروع وقضبان التحكم في المفاعلات النووية (بسبب المقطع العرضي للامتصاص النووي العالي جدًا) وكعنصر من عقيق الإيتريوم جادولينيوم ، الذي يستخدم في الاتصالات.

تم استخدام كبريتات الجادولينيوم ، Gd ₂ (SO ₄) ₃ ―7H ₂ O ، من قبل الكيميائي الأمريكي William F. Giauque وطالب الدراسات العليا DP MacDougal في عام 1933 للوصول إلى درجات حرارة أقل من 1 K (−272 درجة مئوية ، أو −458 درجة فهرنهايت) عن طريق إزالة مغنطة ثابت الحرارة. تم استخدام معدن Gadolinium بواسطة Gerald V. Brown كعنصر نشط في النموذج الأولي للثلاجة المغناطيسية القريبة من درجة حرارة الغرفة ، والتي وصلت في 1976-1978 إلى درجة حرارة تبلغ حوالي 80 درجة مئوية (176 درجة فهرنهايت) باستخدام مجال مغناطيسي من 7 تسلا وسائل التبادل الحراري المائي. ومنذ ذلك الحين أصبح المعدن مادة التبريد المغناطيسية المفضلة للعديد من أجهزة التبريد المغناطيسي المعملية التي تعمل باستمرار. في عام 1997 ، اكتشف علماء المواد الأمريكيين فيتالي بيتشارسكي وكارل غشنايدنر ، الابن ، تأثير مغناطيسي عملاق في مركبات Gd ₅ (Si _{1 - x} Ge _x) ₄ ؛ أعطى هذا الاكتشاف قوة دفع قوية نحو تطوير وتسويق تكنولوجيا التبريد المغناطيسي.

يعرض Gadolinium حالة الأكسدة +3 في جميع مركباتها. تتصرف كأرض نادرة نموذجية. أملاحها بيضاء ، وحلولها عديمة اللون.

خصائص العنصر

العدد الذري	64
الوزن الذري	157.25
نقطة الانصهار	1313 درجة مئوية (2395 درجة فهرنهايت)
نقطة الغليان	3،273 درجة مئوية (5،923 درجة فهرنهايت)
جاذبية معينة	7.901 (24 درجة مئوية أو 75 درجة فهرنهايت)
حالة الأكسدة	+3
التوزيع الإلكترون	[Xe] 4f 7 5d 1 6s 2