Gadolinium

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání
Gadolinium
Gadolinium
Atomové číslo 64
Relativní atomová hmotnost 157,25(3)
Elektronová konfigurace [Xe] 4f7 5d1 6s2
Skupenství Pevné
Teplota tání 1312 °C, (1585 K)
Teplota varu 3273 °C, (3546 K)
Elektronegativita (Pauling) 1,20
Hustota 7,90 g/cm3
Hustota při teplotě tání 7,4 g/cm3
Registrační číslo CAS 7440-54-2
Vzhled
Pevné gadolinium
Atomový poloměr 1,80 Å (180 pm)
Výparné teplo 301,3 kJ/mol
Skupenské teplo tání 10,05 kJ/mol
Tepelná kapacita 37,03 J.mol−1.K−1
Ionisační energie Gd→Gd+ 593,4 kJ/mol
Ionisační energie Gd+→Gd2+ 1170 kJ/mol
Ionisační energie Gd2+→Gd3+ 1990 kJ/mol

Gadolinium, chemická značka Gd, (lat. Gadolinium) je měkký stříbřitě bílý, přechodný kovový ferromagnetický prvek, osmý člen skupiny lanthanoidů. Nachází využití v jaderné energetice a při výrobě počítačových pamětí.

Základní fyzikálně-chemické vlastnosti[editovat | editovat zdroj]

Gadolinium je stříbřitě bílý, měkký přechodný ferromagnetický kov.

Chemicky je gadolinium méně reaktivní než předchozí prvky ze skupiny lanthanoidů. Na suchém vzduchu je prakticky stálé, ve vlhkém prostředí se pomalu pokrývá vrstvičkou oxidu. S vodou reaguje gadolinium velmi pozvolna za vzniku plynného vodíku, ale snadno se rozpouští v běžných minerálních kyselinách.

Ve sloučeninách se vyskytuje pouze v mocenství Gd+3 a jejich vlastnosti jsou značně podobné sloučeninám hliníku a ostatních lanthanoidů. Všechny tyto prvky tvoří například vysoce stabilní oxidy, které nereagují s vodou a jen velmi obtížně se redukují. Ze solí anorganických kyselin jsou důležité především fluoridy a fosforečnany, jejich nerozpustnost ve vodě se používá k separaci lanthanoidů od jiných kovových iontů. Gadolinité soli jsou obvykle bezbarvé nebo bílé.

Gadolinium jako jediný lanthanoid a jediný kov mimo skupinu kovů triády železa vykazuje ferromagnetické vlastnosti a je proto silně přitahován magnety.

Významnou vlastnosti gadolinia je nejvyšší účinný průřez pro záchyt tepelných neutronů ze všech známých prvků.

Historie objevu[editovat | editovat zdroj]

Roku 1880 objevil švýcarský chemik Jean Charles Galissard de Marignac neznámé emisní linie ve spektru didymu a minerálu gadolinitu a přiřadil je doposud neznámému prvku z řady lanthanoidů. Čistý oxid gadolinitý izoloval francouzský chemik Paul Émile Lecoq de Boisbaudran roku 1886 z oxidu yttria.

Jméno získalo gadolinium podle minerálu, který byl pojmenován po finském chemiku a geologovi Johanu Gadolinovi.

Výskyt a výroba[editovat | editovat zdroj]

Gadolinium je v zemské kůře obsaženo v koncentraci 5,4–6,4 mg/kg, o jeho obsahu v mořské vodě údaje chybí. Ve vesmíru připadá jeden atom gadolinia na 100 miliard atomů vodíku.

V přírodě se gadolinium vyskytuje pouze ve formě sloučenin. Neexistují však ani minerály, v nichž by se některé lanthanoidy (prvky vzácných zemin) vyskytovaly samostatně, ale vždy se jedná o minerály směsné, které obsahují prakticky všechny prvky této skupiny. Mezi nejznámější patří monazity (Ce, La, Th, Nd, Y)PO4 a xenotim, chemicky fosforečnany lanthanoidů, dále bastnäsity (Ce, La, Y)CO3F, tj. směsné fluorouhličitany prvků vzácných zemin a např. minerál gadolinit (Ce,La,Nd,Y)2FeBe2Si2O10.

Velká ložiska těchto rud se nalézají ve Skandinávii, USA, Číně a Vietnamu. Významným zdrojem jsou i fosfátové suroviny – apatity z poloostrova Kola v Rusku.

Při průmyslové výrobě prvků vzácných se jejich rudy nejprve louží směsí kyseliny sírové a chlorovodíkové a ze vzniklého roztoku solí se přídavkem hydroxidu sodného vysráží hydroxidy.

Separace jednotlivých prvků se provádí řadou různých postupů – kapalinovou extrakcí, za použití ionexových kolon nebo selektivním srážením nerozpustných komplexních solí.

Příprava čistého kovu se obvykle provádí redukcí oxidu gadolinitého Gd2O3 elementárním vápníkem.

Gd2O3 + 3 Ca → 2 Gd + 3 CaO
kovové gadolinium

Použití a sloučeniny[editovat | editovat zdroj]

Ferromagnetické vlastnosti gadolinia se využívá při výrobě počítačových harddisků a jiných paměťových médií pro výpočetní techniku.

Vysoký účinný průřez pro záchyt neutronů se uplatní především v jaderné energetice. Gadolinium je podstatnou součástí moderátorových tyčí v jaderných reaktorech, které slouží k regulaci intenzity štěpné reakce v reaktoru. Při zasunutí těchto tyčí do nitra reaktoru dojde k záchytu většiny uvolněných neutronů a tím k zpomalení nebo úplnému zastavení štěpné reakce. Vzhledem k vysoké výrobní ceně gadolinia jsou tyto materiály používány jen ve speciálních případech, např. v reaktorech atomových ponorek a podobně.

V metalurgickém průmyslu slouží přídavky malých množství gadolinia k zlepšení vlastností vysoce legovaných ocelí, zlepšují jejich opracovatelnost a odolnost proti korozi.

V medicíně se sloučeniny gadolinia používají jako kontrastní látky při vyšetření pacienta metodou magnetické rezonance. Injekčně aplikované soli gadolinia slouží k zvýraznění odezvy vyšetřované tkáně.

Literatura[editovat | editovat zdroj]

  • Cotton F.A., Wilkinson J.:Anorganická chemie, souborné zpracování pro pokročilé, ACADEMIA, Praha 1973
  • Holzbecher Z.:Analytická chemie, SNTL, Praha 1974
  • Dr. Heinrich Remy, Anorganická chemie 1. díl, 1. vydání 1961
  • N. N. Greenwood – A. Earnshaw, Chemie prvků 1. díl, 1. vydání 1993 ISBN 80-85427-38-9

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]

Kategorie Gadolinium ve Wikimedia Commons



Periodická tabulka chemických prvků
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
H (přehled) He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Fl Uup Lv Uus Uuo
 
*Lanthanoidy  La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
**Aktinoidy  Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
 
Skupiny prvků: Kovy · Nekovy · Polokovy | Blok s · Blok p · Blok d · Blok f