Élément chimique · fiche de référence

64Gd

Gadolinium

Le gadolinium est l’élément 64 (Gd), situé en période 6, groupe — et dans le bloc f. À température ambiante, son état de référence est solide. Sa configuration électronique est [Xe] 4f7 5d1 6s2.

Numéro atomique64

Poids atomique standard157,249(2)

Groupe—

Période6

Blocf

Configuration électronique[Xe] 4f7 5d1 6s2

Structure électronique

Ce qui gouverne sa chimie

Les lanthanides correspondent au remplissage progressif de la sous-couche 4f. Leur chimie est souvent dominée par l’état d’oxydation +3, tandis que les orbitales f partiellement remplies donnent à plusieurs d’entre eux des propriétés magnétiques et optiques remarquables.

Les électrons 4f étant relativement protégés par les couches externes, les lanthanides voisins ont des comportements chimiques très proches. Leur séparation industrielle est donc beaucoup plus difficile que celle d’éléments appartenant à des groupes très différents.

Formes chimiques

Composés, ions et matériaux

Les lanthanides se rencontrent couramment sous forme d’ions +3 dans des oxydes, halogénures et complexes. Leurs composés ont des chimies proches, tandis que les différences d’occupation des orbitales f produisent des propriétés magnétiques et luminescentes caractéristiques.

Comportement physique

État et changements de phase

À température ambiante, l’état de référence est solide. La masse volumique indiquée est 7,9 g/cm³. Le point de fusion est 1 591 K (1 318 °C). Le point d’ébullition est 3 273 K (3 000 °C). La pression, la pureté et la structure cristalline peuvent modifier les valeurs mesurées.

Présence et applications

Présence, formes et usages

Le gadolinium possède des propriétés magnétiques remarquables. Des chélates de gadolinium sont utilisés comme agents de contraste en IRM, tandis que d’autres composés interviennent dans certains matériaux magnétiques, phosphores et applications liées aux neutrons.

Dans la pratique

Exemples d’utilisations concrètes

imagerie médicale

Le gadolinium est utilisé dans des agents d’imagerie, des détecteurs ou des composants spécialisés des systèmes d’imagerie médicale.

réacteurs nucléaires

Le gadolinium intervient selon l’isotope et la forme chimique dans les matériaux, combustibles, systèmes de contrôle ou dispositifs spécialisés des réacteurs.

aimants

Le gadolinium entre dans des matériaux magnétiques lorsqu’on recherche un champ intense, stable ou résistant à la température.

Position périodique

Ce que montrent les éléments voisins

Le gadolinium est en période 6. Dans la série du bloc f affichée ici, il se place entre l’europium et le terbium. Cette séquence permet de le comparer directement aux éléments voisins du bloc f.

Données de référence

Propriétés physiques et atomiques

Classificationlanthanide

État à température ambiantesolide

Électrons par couche2 · 8 · 18 · 25 · 9 · 2

Masse volumique7,9 g/cm³

Point de fusion1 591 K (1 318 °C)

Point d’ébullition3 273 K (3 000 °C)

Électronégativité de Pauling1,2

Première énergie d’ionisation593,4 kJ/mol

Affinité électronique13,22 kJ/mol

Les valeurs décrivent l’élément ou l’atome neutre lorsque cela s’applique. Les propriétés physiques peuvent dépendre de l’allotrope, de la pression et des conditions de mesure.

Histoire

Découverte et identification

La découverte du gadolinium est associée à Jean Charles Galissard de Marignac. L’identification de l’élément, son isolement sous forme pure et l’attribution ultérieure de son numéro atomique ne correspondent pas nécessairement au même moment historique.

Isotopes et poids atomique

Ce que signifie la valeur du tableau

Le poids atomique standard est 157.249(2). Cette valeur décrit la composition isotopique de la matière terrestre naturelle ; ce n’est pas la masse d’un atome particulier.

Le gadolinium possède au moins un isotope stable. Les isotopes ont le même nombre de protons et appartiennent donc au même élément, mais ils diffèrent par leur nombre de neutrons et leur masse atomique.

Précautions

Manipulation et exposition

Les risques associés au gadolinium dépendent de la forme chimique, de la dose et de la voie d’exposition. Le gadolinium élémentaire, ses ions et ses composés peuvent avoir des effets biologiques très différents : il faut consulter les données de sécurité de la substance réellement manipulée.