64 Gd 157.25

Гадолиний

Лантаноид Gadolinium твёрдое

[Xe] 4f⁷ 5d¹ 6s² · 2 · 8 · 18 · 25 · 9 · 2

← Eu Европий Tb Тербий →

Единственный элемент, кроме железа, кобальта, никеля и диспрозия, ферромагнитный вблизи комнатной температуры: точка Кюри гадолиния 292 K, чуть ниже 19 °C. У гадолиния-157 рекордное среди всех нуклидов сечение захвата тепловых нейтронов.

3D-модель

Модель Бора: ядро и электронные оболочки по конфигурации. Валентные электроны подсвечены.

Тяните, чтобы вращать; колесо — масштаб

Атомные свойства

Атомный номер: 64
Атомная масса: 157.25 а.е.м.
Электронная конфигурация: [Xe] 4f⁷ 5d¹ 6s²
Электроны по оболочкам: 2 · 8 · 18 · 25 · 9 · 2
Блок: f-блок
Группа: нет данных
Период: 6
Электроотрицательность (Полинг): 1.2
Электроотрицательность (Аллен): 1.11
Атомный радиус: 237 pm
Ковалентный радиус: 196 pm
Ван-дер-ваальсов радиус: 237 pm
1-я энергия ионизации: 593.4 kJ/mol
2-я энергия ионизации: 1 170 kJ/mol
3-я энергия ионизации: 1 990 kJ/mol
4-я энергия ионизации: 4 250 kJ/mol
Сродство к электрону: 50 kJ/mol
Характерные степени окисления: +3
Степени окисления: +1, +2, +3

Физические свойства

Состояние при 25 °C: твёрдое
Плотность: 7.9 g/cm³
Температура плавления: 1 585 K · 1 311.9 °C
Температура кипения: 3 546 K · 3 272.9 °C
Скорость звука: 2 680 m/s

Тепловые свойства

Теплота плавления: 10.05 kJ/mol
Теплота испарения: 301.3 kJ/mol
Удельная теплоёмкость: 0.236 J/(g·K)
Теплопроводность: 10.6 W/(m·K)

Механические свойства

Модуль Юнга: 54.8 GPa
Модуль сдвига: 21.8 GPa
Модуль объёмного сжатия: 37.9 GPa
Коэффициент Пуассона: 0.26
Твёрдость по Моосу: нет данных
Твёрдость по Бринеллю: 570 MPa

Электрические и магнитные свойства

Удельное сопротивление: 1 310 nΩ·m
Магнитный тип: ферромагнетик
Точка Кюри: 292 K
Точка Нееля: нет данных
Температура сверхпроводимости: нет данных

Кристаллическая структура

Кристаллическая решётка: гексагональная плотноупакованная (ГПУ)
Параметры решётки: a = 363.6 pm · c = 578.26 pm

Распространённость

В земной коре: 6.2 mg/kg
В океане: 7·10⁻⁷ mg/L
Во Вселенной: 0.2 mg/kg
В теле человека: нет данных

Изотопы

Изотоп	Распространённость	Период полураспада	Тип распада
¹⁵²Gd	0.2 %	107 741.71 млрд лет	α
¹⁵⁴Gd	2.18 %	стабилен	—
¹⁵⁵Gd	14.8 %	стабилен	—
¹⁵⁶Gd	20.47 %	стабилен	—
¹⁵⁷Gd	15.65 %	стабилен	—
¹⁵⁸Gd	24.84 %	стабилен	—
¹⁶⁰Gd	21.86 %	стабилен	—

Гадолиний-157 захватывает тепловые нейтроны с сечением 254 000 барн — больше, чем любой другой известный нуклид.

Открытие

Год открытия: 1880
Кто открыл: Жан Шарль Мариньяк
Где: Швейцария
Происхождение названия: в честь Юхана Гадолина, первооткрывателя иттрия

История

Мариньяк выделил оксид гадолиния в 1880 году, а Лекок де Буабодран получил чистое вещество в 1886-м. Назван в честь Юхана Гадолина, первооткрывателя иттрия.

Где встречается

6,2 мг/кг коры. Сопутствует остальным тяжёлым лантаноидам в бастнезите и монаците.

Как получают

Экстракционным разделением, затем металлотермическим восстановлением фторида кальцием.

Роль в живой природе

Биологической роли нет. Свободный ион гадолиния токсичен, поэтому в медицине его вводят только в виде прочных хелатных комплексов.

Безопасность

У пациентов с тяжёлой почечной недостаточностью гадолиниевые контрасты вызывали нефрогенный системный фиброз; после выявления связи требования к их применению были ужесточены.

Применение

Контрастные вещества для МРТ: комплексы гадолиния резко усиливают сигнал тканей
Регулирующие стержни и выгорающие поглотители в ядерных реакторах
Магнитное охлаждение — гадолиний нагревается в магнитном поле и остывает вне его
Люминофоры и сцинтилляторы в рентгеновской технике

Любопытные факты

Каждое третье МРТ-исследование в мире проводится с гадолиниевым контрастом.
Гадолиний ферромагнитен, но теряет магнетизм уже при 19 °C — то есть в тёплой комнате он обычный парамагнетик.
Гадолиний-157 поглощает нейтроны эффективнее бора-10 примерно в 65 раз.
Гадолиний — единственный элемент, названный в честь финского химика.