Gadolinium
| český název | Gadolinium |
| latinský název | Gadolinium |
| anglický název | Gadolinium |
| chemická značka | Gd |
| protonové číslo | 64 |
| relativní atomová hmotnost | 157,25 |
| perioda | 6 |
| skupina | III.B |
| zařazení | lanthanoidy |
| rok objevu | 1880 |
| objevitel | Jean de Marignac |
| teplota tání [°C] | 1313 |
| teplota varu [°C] | 3273 |
| hustota [g cm-3] | 7,895 |
| hustota při teplotě tání [g cm-3] | 7,4 |
| elektronegativita | 1,2 |
| oxidační stavy | III |
| elektronová konfigurace | [Xe]4f7 5d1 6s2 |
| atomový poloměr [pm] | 233 |
| kovalentní poloměr [pm] | 196 |
| specifické teplo [J g-1K-1] | 0,23 |
| slučovací teplo [kJ mol-1] | 10,05 |
| tepelná vodivost [W m-1 K-1] | 11 |
| elektrická vodivost [S m-1] | 7,7.105 |
| 1. ionizační potenciál [eV] | 6,15 |
| 2. ionizační potenciál [eV] | 12,095 |
| 3. ionizační potenciál [eV] | 20,635 |
| tvrdost podle Mohse | - |
| tvrdost podle Vickerse [MPa] | 570 |
| tvrdost podle Brinella [MPa] | 180 |
| modul pružnosti ve smyku [GPa] | 22 |
| modul pružnosti v tahu [GPa] | 55 |
| Curieův bod [K] | 292 |
| skupenství za norm. podmínek | s |
Chemické vlastnosti a reakce
Chemický prvek gadolinium je stříbřitě bílý, měkký kov s ferromagnetickými vlastnostmi. Existují dvě alotropické modifikace gadolinia, hexagonální α-Gd při teplotě 1235°C přechází na kubické β-Gd.
Gadolinium je méně reaktivní než předchozí prvky ze skupiny lanthanoidů. Na suchém vzduchu je prakticky stálé, zapáleno shoří na bílý oxid gadolinitý Gd2O3. Se studenou vodou prakticky nereaguje, s horkou vodou reaguje gadolinium jen pozvolna za vzniku vodíku a snadno se rozpouští v běžných minerálních kyselinách:
2Gd + 6H2O → 2Gd(OH)3 + 3H2
2Gd + 6HCl → 2GdCl3 + 3H2
Gd + 6HNO3 → Gd(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O
Ve sloučeninách se gadolinium vyskytuje pouze v oxidačním stupni III. Sloučeniny gadolinia se svými vlastnostmi podobají sloučeninám hliníku. Vodné roztoky solí gadolinia jsou bezbarvé a silně toxické. Práškový kov je pyroforní.
Výskyt gadolinia v přírodě
V přírodě se gadolinium vyskytuje pouze ve formě sloučenin společně s ostatními lanthanoidy. Samostatné minerály gadolinia nejsou známy. V zemské kůře se vyskytuje gadolinium s průměrným obsahem 8 ppm. Přírodní gadolinium je směsí 7 stabilních izotopů.
Výroba a využití gadolinia
Výroba gadolinia pro technické účely se provádí obdobně jako výroba ostatních lantahanoidů loužením lanthanoidových rud směsí minerálních kyselin s následnou redukcí chloridu gadolinitého GdCl3 kovovým vápníkem. Metalotermická redukce chloridu vápníkem probíhá při teplotě přes 1000°C v argonové atmosféře:
2GdCl3 + 3Ca → 2Gd + 3CaCl2
Gadolinium se společně s terbiem používá k výrobě počítačových harddisků a dalších paměťových médií. Dále nalézá společně s dysprosiem uplatnění jako moderátor v jaderné technice, jako legující přísada ocelí, při výrobě zelených luminoforů pro obrazovky radarů.
Díky Curieově teplotě ležící v blízkosti pokojové teploty má gadolinium zajímavou perspektivu při vývoji chladících zařízení pracujících na principu adiabatické magnetizace.
Ve formě chelátu se používá jako kontrastní látka při magnetické rezonanci v medicíně. Neodymem dopované krystaly wolframanu draselno-gadolinitého KGd(WO4)2 se používají ke konstrukci laserů.
Slitina gadolinia s niklem se používá k výrobě kontejnerů na radioaktivní odpad. Borid gadolinia Gd2B6 se používá ke konstrukci katod pro výkonné RTG přístroje.
Ze sloučenin gadolinia je nejdůležitější dusičnan gadolinitý Gd(NO3)3, který se používá k výrobě spoeciálních skel a keramiky. Jeho nasycený vodný roztok se využívá ke stínění některých jaderných zařízení, zejména skladů težké vody.
Zdroje
- GSCHNEIDNER, Karl; BÜNZLI, Jean-Claude; PECHARSKY, Vitalij. Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths. Vol. 39. Amsterdam: North Hollands. 2009. ISBN 978-0-444-53221-3.