Գադոլինիում

Կաղապար:Քիմիական տարր Կաղապար:Պարբերական համակարգի տարր Գադոլինիում (Կաղապար:Lang-lat)՝ քիմիական տարր է, որի նշանն է Gd, տարրերի պարբերական համակարգի 3-րդ խմբի քիմիական f-տարր, լանթանիդ է, կարգահամարը՝ 64, ատոմական զանգվածը՝ 157, 25։ Ատոմի էլեկտրոնային թաղանթի կառուցվածքն է 4f⁷5s²5p⁶5d¹6s², К-, L-, M-, N- թաղանթները լրացված են

Պատմություն

Առաջին անգամ գադոլինիտ միներալից անջատել է Ժ․ Շ․ Մարինյակը, 1880 թվականին։ Անվանվել է ի պատիվ ֆինն քիմիկոս Յ․ Գադոլինի։

Բնության մեջ

Գադոլինիում համաձուլվածքը

Բնության մեջ հանդիպում է այլ լանթանիդների հետ, գադոլինիտ, քսենոտիմ և այլ միներալներում։ Երկրակեղևը պարունակում է 0, 001 % (ըստ զանգվածի) գադոլինիում։ Պարունակթյունը օվիկիանոսի ջրում՝ 2, 4×10⁻⁶մգ/լ։

Հանքավայրեր

Գադոլինիումը մտնում է լանթանիդների կազմի մեջ, որոնք հիմնականում հանդիպում են ԱՄՆ-ում, Ղազախստանում, Ռուսաստանում, Ուկրաինայում, Ավստրալիայում, Բրազիլիայում, Հնդկաստանում, Սկանդինավիաում։

Ստացում

Մետաղական գադոլինիումը ստանում են GdCl₂•6H₂O-ի, նատրիումի ու լիթիումի քլորիդների հալված խառնուրդի էլեկտրոլիզից՝ օգտագործելով կադմիումե կաթոդ։

$\mathrm{2}\mathrm{G}\mathrm{d}{\mathrm{F}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{3}\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{⟶}\mathrm{2}\mathrm{G}\mathrm{d}\mathrm{+}\mathrm{3}\mathrm{C}\mathrm{a}{\mathrm{F}}_{\mathrm{2}}$

Կադմիումից անջատում են թորելով վակուում պայմաններում (1300 °C)։

Գներ

Մետաղական մաքուր՝ 99, 9 %, գադոլինիումի 1 կգ գինը 2014 թվականին կազմել է 132, 5 ԱՄՆ դոլլար։

Ֆիզիկական հատկություններ

Գադոլինիում

Սպիտակ, արծաթափայլ մետաղ է, խտությունը՝ 7886 կգ/մ³, հալման ջերմաստիճանը՝ 1312-1315 °C, եռմանը՝ 2830 °C։ Ֆեռոմագնիսական է։ Գադոլինիումը միացություններում եռարժեք է։

Քիմիական հատկություններ

Քիմիապես ակտիվ տարր է։ Օդում դանդաղ օքսիդանում է՝ առաջացնելով Gd₂O₃։

$\mathrm{2}\mathrm{4}\mathrm{G}\mathrm{d}\mathrm{+}\mathrm{3}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{⟶}\mathrm{2}\mathrm{G}{\mathrm{d}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}$

Գադոլինիումի հիդրօքսիդը թույլ հիմք է։ Տաքացնելիս գադոլինիումը միանում է ջրածնի հետ։

Աղերն անգույն են, քլորիդը, սուլֆատը, նիտրատը ջրում լուծելի են, ֆտորիդը, կարբոնատը և ֆոսֆատը՝ անլուծելի։

$\mathrm{2}\mathrm{G}\mathrm{d}\mathrm{+}\mathrm{3}{\mathrm{X}}_{\mathrm{2}}\mathrm{⟶}\mathrm{2}\mathrm{G}\mathrm{d}{\mathrm{X}}_{\mathrm{3}}$

Գադոլինիումը միացություններ է առաջացնում նաև ոչ մետաղների և մետաղների հետ։

Իզոտոպներ

Բնության մեջ գտնվում են գադոլինիումի 152, 154, 155, 156, 157, 158 և 160 զանգվածի թվերով կայուն իզոտոպներ։ Արհեստականորեն ստացվել են 145-161 զանգվածի թվերով ռադիոակտիվ իզոտոպներ, որոնցից երեքը (148, 149 և 150 զանգվածի թվերով) α-ճառագայթիչներ են։

Իզոտոպ	Կյանքի տևողություն	Քայքայման էներգիան ՄէՎ	Սպին	Քայքայում (en)	հաճախականություն %
137Gd	7 s	8, 8		K/β+ = 100
139Gd	4, 9 s	7, 7 (K/β+), 6, 3 (β+p)	9/2−	K/β+ = ?, β+p = ?
140Gd	15, 8 s	5, 5	0+	K/β+ = 100
141Gd	14 s	7, 2 (K/β+), 4, 9 (Kp)	(1/2+)	K/β+ = 100, Kp = 0, 03
141m1Gd	24, 5 s	7, 578 (K/β+), 0, 378 (IT)	(11/2−)	K/β+ = 89, IT = 11
142Gd	70, 2 s	4, 5	0+	K/β+ = 100
143Gd	39 s	6, 01	(1/2) +	K/β+ = 100, Kp < 0, 001
143m1Gd	112 s	6, 163	(11/2−)	K/β+ = 100
144Gd	4, 5 min	3, 74	0+	K/β+ = 100
145Gd	23, 0 min	5, 05	1/2+	K/β+ = 100
145m1Gd	85 s	0, 749 (IT), 5, 799 (K/β+)	11/2−	IT = 94, 3, K/β+ = 5, 7
146Gd	48, 27 d	1, 030	0+	K = 100
147Gd	38, 06 h	2, 187	7/2−	K/β+ = 100
148Gd	74, 6 a	3, 271	0+	α = 100
149Gd	9, 28 d	1, 314 (K/β+), 3, 100 (α)	7/2−	K/β+ = 100, α = 4, 3 × 10−4
150Gd	1, 79 × 106 a	2, 809	0+	α = 100
151Gd	124 d	0, 464 (K), 2, 653 (α)	7/2−	K = 100, α ≈ 8 × 10−7
152Gd	1, 08 × 1014 a	2, 205	0+	α = 100	0, 20
153Gd	240, 4 d	0, 485	3/2−	K = 100
154Gd	stabil		0+		2, 18
155Gd	stabil		3/2−		14, 80
155m1Gd	31, 97 ms	0, 121	11/2−	IT = 100
156Gd	stabil		0+		20, 47
157Gd	stabil		3/2−		15, 65
158Gd	stabil		0+		24, 84
159Gd	18, 479 h	0, 971	3/2−	β− = 100
160Gd	≥ 1, 3 × 1021 a		0+	ββ = ?	21, 86
161Gd	3, 66 min	1, 956	5/2−	β− = 100
162Gd	8, 4 min	1, 39	0+	β− = 100
163Gd	68 s	3, 1	(5/2−)	β− = 100
164Gd	45 s	2, 3	0+	β− = 100

Կիրառություն

Գադոլինիումը ջերմային նեյտրոնների զավթման հատվածքով (70000 բառն) գերազանցում է հայտնի բոլոր տարրերին և կիրառվում միջուկային ռեակտորներում։

Գադոլինիումի որոշ աղեր, օրինակ՝ Gd₂(SO₄)₃•8H₂O, կիրառվում են գերցածր ջերմաստիճաններ (բացարձակ զրոյին մոտ) ստանալու համար։

Տես նաև

• Պարբերական աղյուսակ

Արտաքին հղումներ

• Գադոլինիում Webelements-ում
• Գադոլինիումը քիմիական տարրերի հայտնի գրադարանում