گادولینیم ( Gadolinium )
گادولینیم عنصری فلزی به رنگ سفید نقره ای است که با ساختار هگزاگونال متبلور می شود . این عنصر خمیری و فرو مگنتیک می باشد . این عنصر در هوای خشک تقریباً مقاوم است ولی در هوای مرطوب به سرعت اکسید می شود . این فلز با آب به کندی واکنش می دهد . این عنصر در سال 1880توسط Jean de Marignac دانشمند سوئیسی کشف گردید . همراه با دیگر عناصر خاکی نادر در گادولینیت وجود دارد .
این عنصر در کانیهای مختلفی یافت می شود از جمله مهمترین کانیهای این عنصر مونازیت و باستانزیت هستند. این عنصر از تکنیکهای تبادل یونی و تقطیر حلال تولید می شود . همچنین این عنصر از واکنش فلورید بی آب با فلز کلسیم به دست می آید.
گادولینیم طبیعی ترکیبی از هفت ایزوتوپ مختلف است . به طور کلی حدود 17 ایزوتوپ از این عنصر شناخته شده است. دو تا از ایزوتوپهای این عنصر با نامهای گادولینیم 155 و 157 به وفور یافت می شود بقیه ایزوتوپهای این عنصر در طبیعت چندان فراوان یافت نمی شود. این عنصر به سرعت می سوزد .
این عنصر جز عناصر کمیاب است، فلزی درخشنده و انعطاف پذیر و دارای قابلیت مفتول شدن است. در دمای اتاق این عنصر بلوری شکل است. این عنصر به فرم آلفا متبلور شده است که به محض حرارت دیدن 1235 درجه سانتیگراد گادولینیوم از حالت آلفا به بتا تغییر شکل پیدا می کند.
این فلز در هوای خشک پایدار است اما در هوای مرطوب اکسیده می شود و به حالت تیره در می آید و به اشکال شل و بی فرم در می آید. این فلز به آهستگی با آب واکنش می دهد و و محلول رقیق اسیدی را ایجاد می کند.
این فلز دارای خصوصیت فوق رسانایی است. مقدار کمی از این عنصر حدود 1 درصد باعث مقاومت بالای عناصر آهن، کروم و آلیاژهای با درجه حرارت بالا و اکسیداسیون می شود.
اتیل سولفات گادولینیم دارای خصوصیت سروصدای بالا و دارای کارایی تقویت کننده مثل تقویت کننده امواج مایکروویو است.
قیمت این عنصر حدود 485 دلار در کیلوگرم است.
ساختار بلوري عنصر Gd
اثرات گادولینیم بر روی سلامتی
گادولینیم یکی از عناصر شیمیایی کمیاب است که در وسایل خانه مانند تلویزیون رنگی، لامپهای فلورسنت، لامپهای ذخیره انرژِی و شیشه به کار می رود. کلیه عناصر شیمیایی نادر ویژگیهای نسبتا مشابهی دارند.
گادولینیم به ندرت و به مقدار کم در طبیعت یافت می شود. گادولینیم تنها در دو نوع کانسار یافت می شود. با توجه به این که گادولینیم برای تولید کاتالیزورها و صیقل دادن شیشه مناسب است، کاربردهای آن در حال افزایش است.
وجود گادولینیم در محیط کار خطرناک است زیرا گاز آن با هوا استنشاق می شود و باعث انسداد ریه می شود به ویژه اگر برای مدتی طولانی مورد استنشاق شود. به علاوه گادولینیم باعث ایجاد سرطان در انسان می شود و استنشاق آن احتمال بروز سرطان را افزایش می دهد. در نهایت وقتی در بدن انسان تجمع یابد، برای کبد خطرناک است.
اثرات زیست محیطی گادولینیم
گادولینیم به طرق مختلف و عمدتا در اثر صنایع تولید کننده نفت، در محیط پراکنده می شود. به علاوه وقتی لوازم منزل دور ریخته می شوند، گادولینیم وارد محیط زیست می شود. گادولینیم به تدریج در خاک تجمع می یابد و در نهایت غلظت آن در بدن انسان، جانوران و ذرات خاک افزایش می یابد.
در جانوران آبزی گادولینیم باعث آسیب غشای سلولی می شود که روی تولید مثل و عملکرد سیستم عصبی اثر منفی دارد.
عنصر Gd در طبيعت
تجهیزات آزمایشگاهی مورد استفاده در تجزیه
اسپکترومتر جرمی ، میکروسکوپ ، کرماتوگرافی مایع و گازی ، اشعه x ، جذب اتمی ، مادون قرمز ، کروماتوگرافی مایع با عملکرد بالا و اسپکترومتر نشری
خواص فیزیکی و شیمیایی عنصر گادولینیم :
عدد اتمی: 64
جرم اتمی: 96/151
نقطه ذوب: C° 1313
نقطه جوش : C°3273
شعاع اتمی :Å 2.54
ظرفیت: 3
رنگ: سفيد نقره اي
حالت استاندارد: جامد در دماي 298 درجه کلوين
نام گروه: لانتانيدها
انرژی یونیزاسیون : Kj/mol 593.4
شکل الکترونی: Xe6s24f75d1
شعاع یونی : Å 0.938
الکترونگاتیوی: 20/1
حالت اکسیداسیون: 3
دانسیته:901/7
گرمای فروپاشی : Kj/mol 10.05
گرمای تبخیر : Kj/mol 359.4
گرمای ویژه: J/g Ko 0.23
دوره تناوبی:6
شماره سطح انرژی : 6
اولین انرژی : 2
دومین انرژی : 8
سومین انرژی : 18
چهارمین انرژی : 25
پنجمین انرژی : 9
ششمین انرژی : 2
ایزوتوپ :
ایزوتوپ نیمه عمر
Gd-148 75.0 سال
Gd-150 1800000.0 سال
Gd-151 124.0 روز
Gd-152 1.1E11 سال
Gd-153 241.6 روز
Gd-154 پایدار
Gd-155 پایدار
Gd-156 پایدار
Gd-157 پایدار
Gd-158 پایدار
Gd-159 18.6 ساعت
Gd-160 پایدار
Gd-162 8.4 دقیقه
اشکال دیگر :
دی هیدرید گادولینیم GdH2 و تری هیدرید گادولینیم GdH3
اکسید گادولینیم Gd2O3
کلرید گادولینیم GdCl3
منابع : کانی های گادولینیت ، مونازیت و باستنازیت
کاربرد : در دمای اتاق به شدت خاصیت مغناطیسی دارد و در ساخت آهنربا نیز مورد استفاده قرار می گیرد .
تبادل
لینک هوشمند