Nguyên tố hóa học Gadolini

Gadolini là một kim loại đất hiếm mềm dễ uốn màu trắng bạc với ánh kim. Nó kết tinh ở dạng alpha đóng kín lục phương khi ở điều kiện gần nhiệt độ phòng, nhưng khi bị nung nóng tới 1.508 K hay cao hơn thì nó chuyển sang dạng beta là cấu trúc lập phương tâm khối.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nguyên tố hóa học Gadolini Nguyên tố hóa học Gadolini europi ← gadolini → terbi64Gd ↓Cm Tổng quátTên, Ký hiệu, Số gadolini, Gd, 64Phân loại nhóm LantanNhóm, Chu kỳ, Khối 3, 6, fKhối lượng riêng, Độ cứng (n.đ.p) 7.901 kg/m³ (n.c) 7.400 kg/m³, ?Bề ngoài trắng bạc Tính chất nguyên tửKhối lượng nguyên tử 157,25(3) đ.v.CBán kính nguyên tử (calc.) 180 (233) pmBán kính cộng hoá trị ? pmBán kính van der Waals ? pm [Xe]4f75d16s2Cấu hình electrone- trên mức năng lượng 2, 8, 18, 25, 9, 2Trạng thái ôxi hóa (Ôxít) 2, 3 (bazơ nhẹ)Cấu trúc tinh thể lục phương Tính chất vật lýTrạng thái vật chất rắnĐiểm nóng chảy 1.585 K (2.394 °F)Điểm sôi 3.546 K (5.923 °F)Trạng thái trật tự từ sắt từ 19,90 ×10-6 m³/molThể tích phân tửNhiệt bay hơi 301,3 kJ/molNhiệt nóng chảy 10,05 kJ/molÁp suất hơi 100 k Pa tại 3.535 KVận tốc âm thanh 2.680 m/s tại 293,15 K Thông tin khácĐộ âm điện 1,2 (thang Pauling)Nhiệt dung riêng 235,48 J/(kg·K) 0,763x106 /Ω·mĐộ dẫn điệnĐộ dẫn nhiệt 10,6 W/(m·K)Năng lượng ion hóa 1. 593,4 kJ/mol 2. 1.170,0 kJ/mol 3. 1.990,0 kJ/mol Chất đồng vị ổn định nhất iso TN t½ DM DE MeV DPGd152 0,2% 1,08x1014 năm α Sm148 2,205Gd154 2,18% Ổn định với 90 nơtronGd155 14,80% Ổn định với 91 nơtronGd156 20,47% Ổn định với 92 nơtronGd157 15,65% Ổn định với 93 nơtronGd158 24,84% Ổn định với 94 nơtronGd160 21,86% >1,3x1021 năm β-β- 1,7 Dy160 Đơn vị SI và STP được dùng trừ khi có ghi chú.Gadolini (tên La tinh: Gadolinium) là một nguyên tố hóa học có ký hiệu Gd vàsố nguyên tử bằng 64.Đặc trưngGadolini là một kim loại đất hiếm mềm dễ uốn màu trắng bạc với ánh kim. Nó kếttinh ở dạng alpha đóng kín lục phương khi ở điều kiện gần nhiệt độ phòng, nhưngkhi bị nung nóng tới 1.508 K hay cao hơn thì nó chuyển sang dạng beta là cấu trúclập phương tâm khối.Không giống như các nguyên tố đất hiếm khác, gadolini tương đối ổn định trongkhông khí khô. Tuy nhiên, nó bị xỉn nhanh trong không khí ẩm, tạo thành một lớpôxít dễ bong ra làm cho kim loại này tiếp tục bị ăn mòn. Gadolini phản ứng chậmvới nước và bị hòa tan trong axít loãng.Gd157 có tiết diện bắt nơtron nhiệt cao hàng thứ hai trong số các nuclide đã biết,chỉ thua Xe135, với giá trị bằng 49.000 barn, nhưng nó cũng có tốc độ cháy hếtnhanh và điều này hạn chế tính hữu dụng của nó như là vật liệu làm các thanhkiểm soát trong lò phản ứng hạt nhân. Các hợp chất của gadolini (ôxít) có thể tạora thanh hấp thụ kiểm soát tốt, chúng chỉ đắt hơn một chút so với cacbua bo, làchất hấp thụ chủ yếu trong các phiến kiểm soát. Bên cạnh đó, tốc độ cháy hết đềcập trên đây là thông lượng (n/cm²*s) nhân với tiết diện (cm²). Chúng không phảilà các đại lượng tách biệt; tiết diện lớn tạo ra tốc độ cháy hết lớn. B ên cạnh đó,gadolinia không cháy hết với sự hấp thụ nơtron, nó biến hóa về nguyên tử lượngnhưng vẫn là Gd. Số các nguyên tử Gd vẫn là bất biến; độ phản ứng âm xảy ra docác nguyên tử Gd bị biến hóa thành các đồng vị có tiết diện hấp thụ nơtron nhỏhơn. Gd160 có tiết diện hấp thụ nơtron nhiệt nhỏ hơn 1 barn và như thế không cònlà chất độc hạt nhân có hiệu quả[1].Gadolini là một chất thuận từ mạnh ở nhiệt độ phòng và thể hiện tính chất sắt từkhi nhiệt độ hạ xuống.Gadolini thể hiện hiệu ứng từ nhiệt trong đó nhiệt độ của nó tăng l ên khi đưa vàotrong từ trường và hạ xuống khi rút ra khỏi từ trường. Hiệu ứng được coi là mạnhhơn cho hợp kim của gadolini Gd5(Si2Ge2) [2].Ứng dụngGadolini độ tinh khiết >99,9%Gadolini được sử dụng trong sản xuất các thạch lựu gadolini yttri phục vụ cho cácứng dụng vi sóng, và các hợp chất gadolini được dùng trong sản xuất các chất lânquang cho các ống tia âm cực dùng trong tivi màu. Gadolini cũng được dùng trongsản xuất các đĩa compact và bộ nhớ máy tính.Gadolini được dùng trong các hệ thống tạo lực đẩy bằng hạt nhân trong hàng hảinhư là chất độc hạt nhân có thể cháy hết. Gadolini cũng được dùng như là mộtbiện pháp thứ cấp, tắt khẩn cấp trong một số lò phản ứng hạt nhân, cụ thể là trongkiểu CANDU.Gadolini cũng có các tính chất luyện kim bất thường, với chỉ khoảng 1% gadolinibổ sung cũng cải thiện khả năng công tác và sức bền của sắt, crom và các hợp kimcó liên quan tới nhiệt độ và sự ôxi hóa cao.Do các tính chất thuận từ của nó, các dung dịch phức chất hữu cơ của gadolini vàcác hợp chất của gadolini được dùng như là các tác nhân tương phản phóng xạtruyền ven để nâng cao chất lượng hình ảnh trong chụp cộng hưởng từ (MRI) yhọc. Magnevist là ví dụ sử dụng rộng rãi nhất.Bên cạnh MRI, gadolini cũng được dùng trong các chiếu chụp khác. Trong tia X,gadolini được chứa trong lớp lân quang, lơ lửng trong một ma trận polyme tại thiếtbị phát hiện. Ôxysulfua gadolini (Gd2O2S: Tb) kích thích bằng terbi tại lớp lânquang chuyển hóa các tia X giải phóng từ nguồn thành ánh sáng. Gd có thể bức xạtại bước sóng 540 nm (quang phổ ánh sáng xanh lục = 520 –570 nm), rất hữu íchđể nâng cao chất lực chiếu chụp của tia X được phơi sáng vào giấy ảnh. Bên cạnhkhoảng quang phổ của Gd, hợp chất cũng có rìa K ở mức 50 kiloelectron volt(keV), nghĩa là sự hấp thụ các tia X của nó thông qua các tương tác quang điện làlớn. Sự chuyển hóa năng lượng của Gd tới 20%, ngh ...