釓(Gd(釓的元素符號))

釓(釓的元素符號)

Gd(釓的元素符號)一般指本詞條

釓(Gadolinium)是一種金屬元素,原子序數64,原子量157.25,呈銀白色,有延展性,熔點1313°C,沸點3266°C,密度7.9004克/厘米。元素名來源於研究鑭系元素有卓越貢獻的芬蘭科學家加多林。1880年瑞士的馬里尼亞克分離出釓,1886年法國化學家布瓦博德朗制出純淨的釓,並命名。釓在地殼中的含量為0.000636%,主要存在於獨居石和氟碳鈰礦中。釓在醫療、工業、核能等領域廣泛套用。

基本介紹

  • 中文名:釓
  • 英文名:Gadolinium
  • 別稱:釓棒 釓錠
  • 分子量:157.25
  • CAS登錄號:7440-54-2
  • EINECS登錄號:231-162-2
  • 熔點:1311.0 ℃
  • 沸點:3233.0 ℃
  • 密度: 7901kg/m3 
  • 外觀:銀白色稀土金屬
  • 領域:稀土材料
  • 元素符號:Gd
發現簡史,礦藏分布,物理性質,化學性質,套用,套用領域,具體用途,製備方法,

發現簡史

釓於1880年由馬里納克Charles Galissard de Marignac在日內瓦發現。他早就懷疑Carl Mosander報告的didymium(鐠釹混合物)並不是一種新的元素而是混合物。他的推測被在巴黎的Marc Delafontaine和Paul-Emile Lecoq de Boisbaudran確認了,報告稱它的光譜線會從不同的來源而變化。確實,在1879年他們已經從一些didymium中分離了釤,其是從發現於烏拉爾山脈的鈮釔礦中提取的。在1880年,Marignac從didymium中提取了另一種新的稀土,Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran也在1886年實現了,後者稱它為gadolinium(釓)。
莫桑德爾先後發現、鉺和鋱以後,各國化學家特別注意從已發現的稀土元素去分離新的元素。在發現釤後的第2年,1880年瑞士科學家馬里納克發現了兩個新元素並分別命名為gamma alpha和gamma beta。後來證實gamma beta和釤是同一元素。1886年布瓦博德朗製得純淨的gamma alpha,並確定它是一種新元素。命名為gadolinium,元素符號Gd。這是為了紀念芬蘭礦物學家加多林(J.Gadonlin)。 釓、釤、都是從當時被認為是一種稀土元素的didymium中分離出來的。由於它們的發現,didymium不再被保留。而正是它們的發現打開了發現稀土元素的第三道大門,是發現稀土元素的第三階段。但這僅是完成了第三階段的一半工作。確切的講應該是打開了鈰的大門或完成了鈰的分離,另一半就將是打開釔的大門或是完成釔的分離。

礦藏分布

當下世界上已知的稀土礦物及含有稀土元素的礦物有250多種,稀土元素含量較高的礦物有60多種,有工業價值的不到10種。中國稀土資源極其豐富,其特點可概括為:儲量大、品種全、有價值的元素含量高、分布廣。中國稀土的工業儲量(按氧化物計)是國外稀土工業儲量的2.2倍。國外稀土資源集中在美國、印度、巴西、澳大利亞和蘇聯等國,工業儲量(按氧化物計)為701.11萬噸。

物理性質

釓為銀白色金屬,有延展性,熔點1313°C,沸點3266°C,密度7.9004克/厘米³。釓在室溫下有磁性。釓在乾燥空氣中比較穩定,在濕空氣中失去光澤;釓有最高的熱中子俘獲面,可用作反應堆控制材料和防護材料;用釓鹽經磁化製冷可獲得接近絕對零度的超低溫。1880年,瑞士的馬里格納克將“釤”分離成兩個元素,其中一個由索里特證實是釤元素,另一個元素得到波依斯包德萊的研究確認,1886年,馬里格納克為了紀念釔元素的發現者,研究稀土的先驅荷蘭化學家加多林(Gado Linium),將這個新元素命名為釓。釓在現代技術革新中將起重要作用。
金屬釓金屬釓
CAS號:7440-54-2
元素名稱:釓
元素在太陽中的含量:(ppm):0.002
元素在海水中的含量:(ppm):太平洋表面 0.0000006
地殼中含量:(ppm):7.7
元素原子量:157.25
氧化態:
Main Gd+2, Gd+3
Other晶體結構:晶胞為六方晶胞。
金屬釓金屬釓
晶胞參數:
a = 363.6 pm
b = 363.6 pm
c = 578.26 pm
α = 90°
β = 90°
γ = 120° 維氏硬度:570MPa
聲音在其中的傳播速率:(m/S) 2680電離能 (kJ /mol)
釓鐵合金釓鐵合金
M - M+ 592.5
M+ - M2+ 1167
M2+ - M3+ 1990
M3+ - M4+ 4250
常見化合價: +3
電負性: 1.2
外圍電子層排布:4f7 5d1 6s2
核外電子排布: 2,8,18,25,9,2
核電荷數:64
晶體類型:密排六方
同位素及放射線: Gd-148[75y] Gd-150[1800000y] Gd-152(放 α[1.1E11y]) Gd-154 Gd-155 Gd-156 Gd-157 *Gd-158 Gd-159[18.6h] Gd-160 Gd-162[8.4m]
元素周期表的位置:64
電子層分布情況: 2-8-18-25-9-2
電子層:K-L-M-N-O-P
電子親合和能: 0 KJ·mol-1
第一電離能: 594 KJ·mol-1
第二電離能: 1170 KJ·mol-1
第三電離能: 0 KJ·mol-1
單質密度: 7.895 g/cm3
單質熔點: 1311.0 ℃
單質沸點: 3233.0 ℃
原子半徑: 2.54 埃
離子半徑: 0.938(+3) 埃
共價半徑: 1.61 埃
體積彈性模量:Gpa:37.9
原子化焓:kJ /mol @25℃:352
熱容:J /(mol· K):37.03
導電性:10^6/(cm ·Ω ):0.00736
導熱係數:W/(m·K):10.6
熔化熱:(千焦/摩爾):10.050
汽化熱:(千焦/摩爾) :359.40
元素在宇宙中的含量:(ppm):0.002
原子體積:(立方厘米/摩爾) :19.9

化學性質

能與緩慢反應;溶於酸形成相應的鹽。
元素用途:常用作原子反應堆中吸收中子的材料。也用於微波技術、彩色電視機的螢光粉。
在潮濕的空氣中變晦暗。溶於酸,不溶於水。氧化物為白色粉狀。鹽類無色。有良好的超導電性能、高磁矩及室溫居里點等特殊性能。釓有以下同位素:152Gd、154Gd~158Gd、160Gd。

套用

套用領域

釓的重要性質是7個軌道上每個軌道有一個電子,是稀土元素中最大數的不成對電子。依存這個不成對電子的磁力矩最大,可以期待這個特性能夠被有效利用。
醫療領域:
在醫療套用方面,釓-二乙烯二胺五醋酸(DTPA)的絡合物,正好可以像X射線造影劑鋇那樣,作為MRI(磁共振成像診斷)的畫面濃淡的調節劑來使用。也就是利用釓周圍的水受到釓原子核磁場力矩的影響,顯示出和沒有受到影響的水性質不同這一點,使用對照畫面,有利於病情的診斷。
工業領域:已經為人所熟知的被稱為磁冷凍的工業技術,就是將受到磁場作用變為磁鐵時發熱,撤掉磁場磁性消失時吸熱的性質用於冷卻的利用。可以製造小型高效的製冷器。
在磁泡記憶裝置中,使用釓-鉀-石榴石作為媒體物質。磁泡記憶就是在物質的垂直方向上加上磁場,使其變成了圓筒狀的磁場,把磁場加強,不久就產生這個磁場消失的現象。利用磁泡記憶裝置可以存儲信息,一般被用於信息收藏。
釓的其他用途是與鋱和鏑一樣用於光纖、光碟。光磁記錄是用光來代替磁讀取磁化處和未被磁化處,具有高密度,可改寫記錄的特徵。
核能領域:在原子能工業中,利用銪和釓的同位素的中子吸收截面大的特性,作輕水堆和快中子增殖堆的控制棒和中子吸收劑。
利用釓是所有元素中對熱中子強烈反應的特點,除用於原子反應堆的控制外,還可以將不可見中子用釓吸收並使之發光,作為在X線膠捲上感光的螢光化劑使用。

具體用途

它的主要用途有:
(1)其水溶性順磁絡合物在醫療上可提高人體的核磁共振(NMR)成像信號。
(2)其硫氧化物可用作特殊亮度的示波管和x射線螢光屏的基質柵網。
(3)在釓鎵石榴石中的釓對於磁泡記憶存儲器是理想的單基片。
(4)在無Camot循環限制時,可用作固態磁致冷介質。
(5)用作控制核電站的連鎖反應級別的抑制劑,以保證核反應的安全。
(6)用作釤鈷磁體的添加劑,以保證性能不隨溫度而變化。
另外,氧化釓與鑭一起使用,有助於玻璃化區域的變化和提高玻璃的熱穩定性。氧化釓還可用於製造電容器、x射線增感屏。 在世界上目前正在努力開發釓及其合金在磁致冷方面的套用,現已取得突破性進展,室溫下採用超導磁體、金屬釓或其合金為致冷介質的磁冰櫃已經問世。

製備方法

釓,源自矽鈹釓礦石。可由氟化釓GdF3·2H2O用鈣還原而製得。

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