گادولینیوم: خواص شگفت‌انگیز و کاربردهای حیاتی این عنصر کمیاب!
گادولینیوم، یکی از عناصر خاکی کمیاب و سبک، عضوی از خانواده لانتانیدها است. این فلز با ویژگی‌های خاص خود، کاربردهای متنوعی در صنایع مختلف دارد. در اینجا به برخی از حقایق جالب در مورد گادولینیوم می‌پردازیم:
- گادولینیوم فلزی نقره‌ای، چکش‌خوار و مفتول‌پذیر با جلای فلزی است. این عنصر خاصیت فلورسانس دارد و معمولاً ته رنگی مایل به زرد کمرنگ از خود نشان می‌دهد.
- همانند سایر عناصر خاکی کمیاب، گادولینیوم به شکل خالص در طبیعت یافت نمی‌شود. منبع اصلی این عنصر، کانی گادولینیت است. همچنین در سایر سنگ معدن‌های خاکی کمیاب مانند مونازیت و باستناسیت نیز یافت می‌شود.
- در دماهای پایین، گادولینیوم خاصیت فرومغناطیسی بیشتری نسبت به آهن دارد. به عبارت دیگر، میدان مغناطیسی قوی‌تری ایجاد می‌کند.
- گادولینیوم خواص ابررسانایی دارد. این ویژگی، آن را در کاربردهای خاص الکترونیکی ارزشمند می‌سازد.
- گادولینیوم خاصیت مغناطوکالری دارد. این بدان معناست که با قرار گرفتن در میدان مغناطیسی، دمای آن افزایش می‌یابد و با حذف میدان، دما کاهش پیدا می‌کند.
- لكوک دی بویسباودران در سال 1886 گادولینیوم را از اکسید آن جدا کرد. او این عنصر را به افتخار شیمیدان فنلاندی، یوهان گادولین، کاشف اولین عنصر خاکی کمیاب، نامگذاری کرد.
- شیمیدان و مهندس فرانسوی، فلیکس ترومبه، اولین کسی بود که در سال 1935 گادولینیوم را به طور خالص تهیه کرد.
- گادولینیوم بالاترین سطح مقطع نوترونی حرارتی را در بین تمام عناصر دارد. این ویژگی در کاربردهای هسته‌ای بسیار مهم است.
- گادولینیوم در میله‌های کنترل رآکتورهای هسته‌ای برای تنظیم شکافت هسته‌ای استفاده می‌شود.
- این عنصر به منظور افزایش کنتراست تصویر به بدن بیماران MRI تزریق می‌شود.
- کاربردهای دیگر گادولینیوم شامل تولید برخی از آلیاژهای آهن و کروم، تراشه‌های کامپیوتری و سی‌دی‌ها، اجاق‌های مایکروویو و تلویزیون‌ها است.
- فلز خالص در هوا نسبتاً پایدار است، اما در هوای مرطوب کدر می‌شود. به آرامی در آب واکنش نشان می‌دهد و در اسید رقیق حل می‌شود. در دماهای بالا، گادولینیوم با اکسیژن واکنش می‌دهد.
ویژگی‌های شیمیایی و فیزیکی گادولینیوم
گادولینیوم، عنصری با ویژگی‌های منحصر به فرد، نقش مهمی در صنایع مختلف ایفا می‌کند. در ادامه، به برخی از مهم‌ترین خواص فیزیکی و شیمیایی این عنصر خاکی کمیاب اشاره می‌کنیم:
- نام عنصر: گادولینیوم
- عدد اتمی: 64
- نماد شیمیایی: Gd
- وزن اتمی: 157.25
- کاشف: ژان دو مارینیاک (1880، سوئیس)
- آرایش الکترونی: [Xe] 4f7 5d1 6s2
- دسته‌بندی عنصر: خاکی کمیاب (لانتانید)
- ریشه لغوی: نامگذاری شده بر اساس کانی گادولینیت
- چگالی (g/cc): 7.900
- نقطه ذوب (K): 1586
- نقطه جوش (K): 3539
- شکل ظاهری: فلز نقره‌ای-سفید، نرم و چکش‌خوار
- شعاع اتمی (pm): 179
- حجم اتمی (cc/mol): 19.9
- شعاع کووالانسی (pm): 161
- شعاع یونی: 93.8 (+3e)
- گرمای ویژه (@20°C J/g mol): 0.230
- گرمای تبخیر (kJ/mol): 398
- الکترونگاتیوی پائولینگ: 1.20
- انرژی یونیزاسیون اول (kJ/mol): 594.2
- حالات اکسیداسیون: 3
- ساختار شبکه کریستالی: هگزاگونال
- ثابت شبکه (Å): 3.640
- نسبت C/A شبکه: 1.588
- جدول تناوبی
- شیمی
- علم
