Гадолиний
Гадолиний, Gd (Gadolinium, от имени фин. химика Ю. Гадолина, J. Gadolin * а. gadolinium; н. Gadolinium; ф. gadolinium; и. gadolinio), — химический элемент III группы периодической системы элементов Менделеева, атомный номер 64, атомная масса 157,25; относится к редкоземельным элементам. Стабильны изотопы 152Gd, 154Gd, 155Gd, 156Gd, 157Gd, 158Gd, 160Gd. Открыт в 1880 французским химиком П. Э. Лекоком де Буабодраном и швейцарским химиком Мариньяком.
Гадолиний — светло-серый металл. Плотность 7898 кг/м3, t плавления 1312°С. Отличается самым высоким поперечным сечением захвата тепловых нейтронов — 46000 барн. Работа выхода электронов 3,07 эВ. Ферромагнетик (точка Кюри 17°С). Легко поддаётся механической обработке. В соединениях проявляет степень окисления +3. Химически активен; при высоких температурах активно взаимодействует с кислородом, галогенами, серой,азотом и другими неметаллами. Сплавляется со многими металлами. Получают из окислов, фторидов или хлоридов гадолиния металлотермическим восстановлением. Содержание гадолиния в земной коре 8,0 • 10-4% (по массе). Рудные минералы — монацит, ксенотим, гадолинит. Применение — регулирующие стержни ядерных реакторов, магнитные материалы, люминофоры.
На первый взгляд, по физическим и химическим свойствам гадолиний ничем не отличается от других редкоземельных металлов. Гадолиний - светлый, незначительно окисляющийся на воздухе металл - по отношению к кислотам и другим реагентам ведет себя так же, как лантан и церий. Но с гадолиния начинается иттриевая подгруппа редкоземельных элементов, а это значит, что на внешних электронных оболочках его атомов должны быть электроны со спинами разной направленности.
Прежде всего, гадолинию свойственно наивысшее среди всех атомов сечение захвата тепловых нейтронов, 46000 барн - такова эта величина для природной смеси изотопов гадолиния. А у гадолиния-157 (его доля в природной смеси 15,68 %) сечение захвата превышает 150000 барн.
Отсюда возможности гадолиния при управлении цепной ядерной реакцией и для защиты от нейтронов. Правда, активно захватывающие нейтроны изотопы гадолиния, 157 Gd и 155 Gd, в реакторах довольно быстро "выгорают" и превращаются в "соседние" ядра, у которых сечение захвата на много порядков меньше. Поэтому в конструкциях регулирующих стержней с гадолинием могут конкурировать другие редкоземельные элементы, прежде всего самарий и европий.
Удельное электрическое сопротивление гадолиния примерно вдвое больше, чем у других лантаноидов. Почти в два раза больше, чем у лантана и церия, и удельная теплоемкость гадолиния. Наконец, магнитные свойства ставят элемент N64 в один ряд с железом, кобальтом и никелем. В то время как лантан и другие лантаноиды парамагнитны, гадолиний - ферромагнетик, причем даже более сильный, чем никель и кобальт. Но железо и кобальт сохраняют ферромагнитность и при температурах порядка 1000°С, никель - до 631°С. Гадолиний же теряет это свойство, будучи нагрет всего до 290°С.
Необычные магнитные свойства и у некоторых соединений гадолиния. Его сульфат и хлорид (гадолиний, кстати, всегда трехвалентен), размагничиваясь, заметно охлаждаются. Это свойство использовали для получения сверхнизких температур. Сначала соль состава Gd2 (SO4 )3 *8H2 O помещали в магнитное поле и охлаждали до предельно возможной температуры. А затем давали ей размагнититься. При этом запас энергии, которой обладала соль, еще уменьшался, и в конце опыта температура кристаллов отличалась от абсолютного нуля всего на одну тысячную градуса.
Сверхнизкие температуры (∼2,2 К) открыли еще одно применение элементу N64. Сплав гадолиния с церием и рутением в этих условиях приобретает сверхпроводимость. И в то же время в нем наблюдается слабый ферромагнитизм. Другой сплав гадолиния - с титаном - применяют в качестве активатора в стартерах люминесцентных ламп.
Не нашли что искали? Вы можете оставить заявку, в форме обратной связи.
Портал Gosstanart.info не осуществляет коммерческой деятельности, не сотрудничает с рекламодателями, производителями товаров и компаниями предоставляющими услуги. Просьба, не обращаться с коммерческими предложениями! Вся информация, представленная на портале, результат независимых исследований и является свободно распространяемой информацией.