Просмотр кода страницы Гадолиний

{{Карточка химического элемента
| имя = Гадолиний / Gadolinium (Gd)
| символ = Gd
| номер = 64
| внизу = [[Кюрий|Cm]]
| изображение = Gadolinium-4.jpg
| подпись = Образец гадолиния
| внешний вид = 
| атомная масса = 157,25(3)<ref name="iupac atomic weights">{{статья|автор=Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O’Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu.|заглавие=Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report)|ссылка=http://iupac.org/publications/pac/85/5/1047/|язык=en|издание=[[Pure and Applied Chemistry]]|год=2013|том=85|номер=5|страницы=1047—1078|doi=10.1351/PAC-REP-13-03-02|archivedate=2014-02-05|archiveurl=https://web.archive.org/web/20140205213140/http://www.iupac.org/publications/pac/85/5/1047/}}</ref>
| радиус атома = 179
| энергия ионизации 1 = 594,2(6,16)
| группа = 3 (устар. IIIB)
| период = 6
| блок = <br>[[f-элементы|f-элемент]]
| конфигурация = [Xe] 6s<sup>2</sup>4f<sup>7</sup>5d<sup>1</sup>
| ковалентный радиус = 161
| радиус иона = (+3e) 93,8
| электроотрицательность = +1,20
| электродный потенциал = Gd←Gd<sup>3+</sup> -2,28В
| степени окисления = 0, +1, +2, +3
| плотность = 7,900
| теплоёмкость = 37,1<ref name="ХЭ">{{книга |автор=Редкол.:Кнунянц И. Л. (гл. ред.) |часть= |заглавие=Химическая энциклопедия: в 5 т |оригинал= |ссылка= |ответственный= |издание= |место=Москва |издательство=Советская энциклопедия |год=1988 |том=1 |страницы=450 |страниц=623 |серия= |isbn= |тираж=100000 }}
</ref>
| теплопроводность = 10,5
| температура плавления = 1586 (1313°C)
| теплота плавления = 10,0
| температура кипения = 3539 (3266°C)
| теплота испарения = 398
| молярный объём = 19,9
| структура решётки = гексагональная
| параметры решётки = a=3,636 c=5,783
| отношение c/a = 1,590
| температура Дебая = 
| изотопы = {{Строка изотопа | ам=148 | сим=Gd|ир=синт. | пп=75&nbsp;лет|фр=[[альфа-распад|α]] | эр=3,271  | нпр=144 | спр=Sm}}
{{Строка изотопа | ам=150 | сим=Gd|ир=синт. | пп=1,8⋅10<sup>6</sup>&nbsp;лет|фр=α | эр=2,808  | нпр=146 | спр=Sm}}
{{Строка изотопа | ам=152 | сим=Gd|ир=0,20% | пп=1,08⋅10<sup>14</sup>&nbsp;лет|фр=α | эр=2,205  | нпр=148 | спр=Sm}}
{{Строка изотопа | ам=154 | сим=Gd | ир=2,18% | | пп=стабилен|фр=- | нпр= | спр=-}}
{{Строка изотопа | ам=155 | сим=Gd | ир=14,80% | | пп=стабилен|фр=- | нпр= | спр=-}}
{{Строка изотопа | ам=156 | сим=Gd | ир=20,47% | | пп=стабилен|фр=- | нпр= | спр=-}}
{{Строка изотопа | ам=157 | сим=Gd | ир=15,65% | | пп=стабилен|фр=- | нпр= | спр=-}}
{{Строка изотопа | ам=158 | сим=Gd | ир=24,84% | | пп=стабилен|фр=- | нпр= | спр=-}}
{{Строка изотопа | ам=160 | сим=Gd | ир=21,86% | | пп=стабилен|фр=- | нпр= | спр=-}}
| список изотопов = Изотопы гадолиния
}}{{Элемент периодической системы|align=center|fontsize=100%|number=64}}
'''Гадоли́ний''' ([[Химические знаки|химический символ]] — '''Gd''', от {{lang-neolat|Gadolinium}}) — [[химический элемент]] [[3 группа элементов|3-й группы]] (по [[Короткая форма периодической системы элементов|устаревшей классификации]] — побочной подгруппы третьей группы, IIIB) [[Шестой период периодической системы|шестого периода]] [[Периодическая система химических элементов|периодической системы химических элементов]] [[Менделеев, Дмитрий Иванович|Д.И. Менделеева]] с [[атомный номер|атомным номером]] 64.

Относится к семейству «[[Лантаноиды]]».

[[Простое вещество]] '''гадолиний''' — это мягкий [[Редкоземельные элементы|редкоземельный]] [[металл]] серебристо-белого цвета.
{{clearleft}}

== История ==
Гадолиний открыт в 1880 году [[Галиссар де Мариньяк, Жан Шарль|Жаном де Мариньяком]], который спектроскопически доказал присутствие нового элемента в смеси оксидов редкоземельных элементов. Элемент был назван по имени финского химика [[Гадолин, Юхан|Юхана Гадолина]].

== Нахождение в природе ==
{{details|Редкоземельные элементы}}
Кларк гадолиния в земной коре (по Тейлору) — {{num|8|г/т}}, содержание в воде океанов — {{val|2.4|e=−6|u=мг/л}}.

=== Месторождения ===
Гадолиний входит в состав руд семейства «[[Лантаноиды]]».

== Физические свойства ==
Полная электронная конфигурация атома гадолиния: 1s<sup>2</sup>2s<sup>2</sup>2p<sup>6</sup>3s<sup>2</sup>3p<sup>6</sup>4s<sup>2</sup>3d<sup>10</sup>4p<sup>6</sup>5s<sup>2</sup>4d<sup>10</sup>5p<sup>6</sup>6s<sup>2</sup>4f<sup>7</sup>5d<sup>1</sup>.

Гадолиний — это мягкий, вязкий [[Редкоземельные элементы|редкоземельный]] металл серебристо-белого цвета. Не [[Радиоактивность|радиоактивен]]. Является [[Ферромагнетики|ферромагнетиком]].

В природе в основном встречается в солевой форме. 
=== Изотопы ===
{{main|Изотопы гадолиния}}
Природный гадолиний состоит из шести стабильных [[Изотопы|изотопов]] (<sup>154</sup>Gd, <sup>155</sup>Gd, <sup>156</sup>Gd, <sup>157</sup>Gd, <sup>158</sup>Gd и <sup>160</sup>Gd) и одного нестабильного <sup>152</sup>Gd.

== Химические свойства ==
Химические свойства гадолиния схожи с другими лантаноидами.
Активно реагирует с соляной кислотой
<chem>2Gd + 6HCl = 2GdCl3 + 3H2 ^</chem>.

Устойчив к щелочам.
С галогенами реагирует.
С серой реакция идет при нагреве.
На воздухе покрывается защитной пленкой из оксида, что предохраняет его от дальнейшего окисления

== Получение ==
Гадолиний получают восстановлением [[Фторид гадолиния(III)|фторида]] или [[Хлорид гадолиния(III)|хлорида гадолиния(III)]] (GdF<sub>3</sub>, GdCl<sub>3</sub>) кальцием. Соединения гадолиния получают разделением оксидов редкоземельных металлов на фракции.

== Применение ==
Гадолиний постоянно открывает все новые и новые области своего применения, и в немалой степени это обусловлено не только особыми ядерно-физическими и магнитными свойствами, но и технологичностью. Основными областями применения гадолиния являются [[электроника]] и [[ядерная энергетика]], а также широко применяется как парамагнитное контрастное вещество в медицине.

=== Магнитные носители информации ===
Ряд сплавов гадолиния и особенно сплав с кобальтом и железом позволяет создавать носители информации с колоссальной плотностью записи. Это обусловлено тем, что в этих сплавах образуются особые структуры — [[ЦМД]] — цилиндрические магнитные [[Домен (магнетизм)|домены]], причём размеры доменов менее {{num|1|мкм}}, что позволяет создавать носители памяти для современной [[компьютер]]ной техники с плотностью записи 1—9 миллиардов [[бит]] (0,1…1 ГБайт) на 1 [[квадратный сантиметр]] площади носителя.

=== В медицине ===
[[Гадолиний-153]] используется в качестве источника излучения в [[Медицина|медицине]] для диагностики остеопороза.
Хлорид гадолиния применяется для блокады клеток Купфера при лечении печени.

==== Контрастирование при МРТ ====
{{main|Контрастные вещества}}
Гадолиний является основой [[Парамагнитность|парамагнитных]] [[Контрастное вещество|контрастных веществ]] при [[Магнитно-резонансная томография|магнитно-резонансной томографии]]. Контрастный препарат, например [[гадодиамид]], представляет раствор водорастворимой соли, который вводится внутривенно и накапливается в областях с повышенным кровоснабжением (например, злокачественных опухолях). Из-за содержания редкоземельных элементов контрастное вещество относительно дорогое — цена одной дозы в 2010 году составляет 5-10 тыс. рублей. Ряд МРТ-исследований неинформативен без контрастного усиления. Первое парамагнитное контрастное вещество было создано фирмой Байер в 1988 году.<ref>{{Cite web |url=http://medline.ru/public/_02rekl.phtml |title=Магнитно-резонансный томограф (МРТ) |access-date=2012-04-10 |archive-date=2011-11-27 |archive-url=https://web.archive.org/web/20111127042311/http://www.medline.ru/public/_02rekl.phtml |deadlink=no }}</ref>

Другие препараты: {{нп5|гадопикленол|||Gadopiclenol}}.

=== [[Лазерные материалы]] ===
{{нет источников в разделе|дата=2014-11-16}}<!-- их во всей статье немного, но тут очень уж хвалебный текст -->
Гадолиний применяется для выращивания [[Метод Чохральского|методом Чохральского]] (вытягивание из расплава) монокристаллов гадолиний-галлиевого граната (ГГГ) и особенно гадолиний-галлий-скандиевого граната (ГГСГ), и др. Особые свойства ГГСГ позволяют на его основе изготавливать лазерные системы с предельно высоким КПД и сверхвысокими параметрами лазерного излучения. В принципе, ГГСГ на сегодняшний день является первым в достаточной степени изученным и имеющим отработанную технологию производства лазерным материалом — обладающим высоким КПД преобразования и пригодным для создания лазерных систем для инерциального термоядерного синтеза.

Ванадат гадолиния с ионами неодима и тулия применяется для производства твердотельных лазеров, применяемых для лучевой обработки металлов и камня, а также и в медицине.

==== Ультрафиолетовый [[лазер]] ====
Использование ионов гадолиния для возбуждения лазерного излучения позволяет создать лазер, работающий в ближнем ультрафиолетовом диапазоне с длиной волны {{num|310|нм}}.

=== [[Ядерная энергетика]] ===
В [[ядерные технологии|ядерных технологиях]] ряд изотопов гадолиния нашли применение как поглотитель нейтронов [[тепловые нейтроны|теплового спектра]]. [[Ядерное эффективное сечение|Сечение]] захвата нейтрона у природной смеси изотопов достигает {{num|49000|[[барн]]}}. Наивысшей способностью к захвату нейтронов обладает [[гадолиний-157]] (сечение захвата — {{num|254000|барн}}). В современных ядерных реакторах гадолиний применяется как экранирующий выгорающий поглотитель, призванный продлить топливную кампанию реактора.

Растворимые соединения гадолиния интересны в установках переработки отработанного ядерного топлива для предотвращения образования в технологических установках зон с критическими массами делящегося вещества. На основе окиси гадолиния изготавливаются эмали, керамика и краски, используемые в ядерной отрасли. Сплав гадолиния и никеля применяется для изготовления контейнеров для захоронения радиоактивных отходов.

Оксид гадолиния используется для варки стекла, поглощающего тепловые нейтроны. Самый распространенный состав такого стекла: оксид бора — 33 %, оксид кадмия — 35 %, оксид гадолиния — 32 %.{{нет АИ|9|07|2019}}

=== Термоэлектрические материалы ===
Теллурид гадолиния может работать как очень хороший [[Термоэлектрические материалы|термоэлектрический материал]] (термо-э.д.с. {{num|220}}—{{num|250|мкВ/К}}).

=== [[Сверхпроводник]]и ===
В качестве одного из базовых компонентов входит в состав сверхпроводящей керамики с общей формулой RE-123, где RE обозначает [[редкоземельные элементы|редкоземельные металлы]]. Полная формула [[высокотемпературная сверхпроводимость|высокотемпературной сверхпроводящей керамики]] на основе гадолиния — GdBa<sub>2</sub>Cu<sub>3</sub>O<sub>7-δ</sub>, сокращенно — GdBCO. Температура сверхпроводящего перехода — около 94 К. Является одним из наиболее передовых ВТСП-материалов.

=== Электронные пушки ===
[[Гексаборид гадолиния]] применяется для изготовления катодов мощных электронных пушек и рентгеновских установок, ввиду самой маленькой [[Работа выхода|работы выхода]] из всех боридов редких земель — его работа в {{num|2.05|эВ}} сравнима с работой выхода щелочных металлов (калий, рубидий, цезий).

=== Металлогидриды для хранения [[водород]]а ===
Сплав гадолиний-железо применяется как очень ёмкий [[аккумулятор]] водорода, и может быть применен для водородного автомобиля.

=== Получение сверхнизких температур ===
Сплав гадолиния, германия, кремния и небольшого количества железа (1 %) применяется для производства магнитных холодильников (на основе гигантского [[магнитокалорический эффект|магнитокалорического эффекта]])<ref name="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304885396007597">[http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304885396007597 Effect of alloying on the giant magnetocaloric effect of Gd5(Si2Ge2)]</ref><ref name="http://www.holodcatalog.ru/entsiklopedii/novye-tekhnologii-v-kholodilnoy-otrasli/magnitnoe-okhlazhdenie-uzhe-realnost/">{{Cite web |url=http://www.holodcatalog.ru/entsiklopedii/novye-tekhnologii-v-kholodilnoy-otrasli/magnitnoe-okhlazhdenie-uzhe-realnost/ |title=Магнитное охлаждение — уже реальность |access-date=2017-10-14 |archive-date=2019-03-27 |archive-url=https://web.archive.org/web/20190327122956/https://holodcatalog.ru/entsiklopedii/novye-tekhnologii-v-kholodilnoy-otrasli/magnitnoe-okhlazhdenie-uzhe-realnost/ |deadlink=no }}</ref>.

Чистый гадолиний имеет максимальное значение магнитокалорического эффекта в точке Кюри (около {{num|290|K}}) порядка {{num|4.9|С}} при адиабатическом намагничивании полем {{num|20|кЭ}}<ref name="http://www.dissercat.com/content/magnitnye-i-magnitoteplovye-svoistva-gadoliniya-terbiya-i-golmiya-v-oblasti-magnitnykh-fazov">Арефьев И. М.: Магнитокалорический эффект и теплоемкость высокодисперсных магнетиков</ref>. Также особый интерес в последние годы привлекает к себе сплав гадолиний — [[тербий]] (монокристаллический).

=== Легирование титановых сплавов ===
Некоторое количество гадолиния постоянно расходуется для производства специальных [[Титан (элемент)|титановых]] [[сплав]]ов (повышает предел прочности и текучести при легировании уже около 5 % гадолинием).

== Биологическая роль ==
Гадолиний является ингибитором механочувствительных ионных каналов, обратимо блокирует их в микромолярных концентрациях. Также он может блокировать и некоторые другие ионные каналы.{{дополнить раздел|дата=2014-03-26}}

== Цены ==
Цены на металлический гадолиний чистотой 99,9 % в конце 2014 года составили {{num|132.5|долл. США}} за {{num|1|кг}}<ref>{{cite web |url=http://www.metal-pages.com/metalprices/gadolinium/ |title=Gadolinium prices |author= |date=2014-11-16 |work= |publisher=Metal-Pages |accessdate=2014-11-13 |lang=en |archiveurl=https://web.archive.org/web/20141116091043/http://www.metal-pages.com/metalprices/gadolinium/ |archivedate=2014-11-16 }}</ref>.

== См. также ==
{{Викисловарь|гадолиний}}
* [[Гадолинит]]

== Примечания ==
{{примечания}}

== Ссылки ==
{{навигация}}
* [http://www.webelements.com/webelements/elements/text/Gd/key.html Гадолиний на Webelements]
* [http://n-t.ru/ri/ps/pb064.htm Гадолиний в Популярной библиотеке химических элементов]

{{Внешние ссылки}}
{{Периодическая система элементов}}
{{Соединения гадолиния}}
{{Ряд Активности Металлов}}

[[Категория:Химические элементы]]
[[Категория:Лантаноиды]]
[[Категория:Юхан Гадолин]]
[[Категория:Ферромагнетики]]