Apparecchiature di imaging medico
Il gadolinio è impiegato in apparecchiature di imaging medico quando proprietà magnetiche, criogeniche, elettroniche o nucleari sono particolarmente utili.
Mendeleev
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Elemento chimico · scheda di riferimento
64Gd
Gadolinio
Il gadolinio è l’elemento 64 (Gd), nel periodo 6, gruppo — e blocco f. A temperatura ambiente il suo stato di riferimento è solido. La configurazione elettronica è [Xe] 4f7 5d1 6s2.
Numero atomico64
Peso atomico standard157.249(2)
Gruppo—
Periodo6
Bloccof
Configurazione elettronica[Xe] 4f7 5d1 6s2
Struttura elettronica
Che cosa controlla la sua chimica
I lantanidi sono caratterizzati dal riempimento della sottostruttura 4f. Lo stato di ossidazione +3 domina gran parte della loro chimica, mentre gli orbitali f parzialmente occupati contribuiscono a proprietà magnetiche e ottiche utili.
La configurazione [Xe] 4f7 5d1 6s2 mostra elettroni 4f relativamente schermati. Per questo elementi lantanidi vicini hanno proprietà chimiche simili e risultano difficili da separare.
Forme chimiche
Composti, ioni e materiali
Lo stato +3 è molto comune nei composti di gadolinio. Ossidi, alogenuri, complessi e materiali intermetallici sono forme importanti; alcuni lantanidi mostrano anche stati +2 o +4.
Comportamento fisico
Stato e cambiamenti di fase
A temperatura ambiente lo stato di riferimento del gadolinio è solido. Tra i dati riportati: densità 7.9 g/cm³, punto di fusione 1 591 K (1 318 °C), punto di ebollizione 3 273 K (3 000 °C). I valori misurati possono dipendere da purezza, pressione, struttura cristallina o forma allotropica.
Presenza e applicazioni
Dove si trova e come viene usato il gadolinio
Il gadolinio si trova in minerali, composti naturali o materiali tecnici a seconda della sua reattività. Le applicazioni riportate in questa scheda comprendono Apparecchiature di imaging medico, Reattori nucleari e Magneti; in ciascun caso conta la forma chimica o la struttura del materiale.
Nella pratica
Esempi di usi concreti
Reattori nucleari
Il gadolinio è impiegato o studiato nei reattori nucleari come combustibile, materiale strutturale, assorbitore o componente di sistemi ausiliari, a seconda dell’isotopo e della forma chimica.
Magneti
Il gadolinio entra in materiali magnetici quando configurazione elettronica e struttura cristallina producono proprietà magnetiche utili.
Posizione periodica
Che cosa mostrano gli elementi vicini
Il gadolinio si trova nel periodo 6, gruppo — e blocco f. Nel riquadro compaiono gli elementi vicini mostrati nel riquadro. Il confronto aiuta a seguire variazioni di raggio atomico, energia di ionizzazione e comportamento chimico lungo periodi e gruppi.
Dati di riferimento
Proprietà fisiche e atomiche
Classificazionelantanide
Stato a temperatura ambienteSolido
Gusci elettronici2 · 8 · 18 · 25 · 9 · 2
Densità7.9 g/cm³
Punto di fusione1 591 K (1 318 °C)
Punto di ebollizione3 273 K (3 000 °C)
Elettronegatività di Pauling1.2
Prima energia di ionizzazione593.4 kJ/mol
Affinità elettronica13.22 kJ/mol
I valori descrivono l’elemento o l’atomo neutro quando applicabile. Le proprietà fisiche possono dipendere dall’allotropo, dalla pressione e dalle condizioni di misura.
Storia
Scoperta e identificazione
La scoperta del gadolinio è associata a Jean Charles Galissard de Marignac. Riconoscimento dell’elemento, isolamento di una sostanza pura e assegnazione del moderno numero atomico non coincisero necessariamente nello stesso momento storico.
Isotopi e peso atomico
Come la composizione isotopica modifica i numeri
Il peso atomico standard è 157.249(2). È una media ponderata della composizione isotopica naturale e non la massa di un singolo atomo.
Gli isotopi del gadolinio hanno lo stesso numero di protoni e quindi appartengono allo stesso elemento, ma differiscono per il numero di neutroni e per la massa. Gli isotopi radioattivi si distinguono inoltre per vita media e modalità di decadimento.
Sicurezza
Manipolazione ed esposizione
I rischi associati al gadolinio dipendono dalla forma chimica, dalla dose e dalla via di esposizione. L’elemento, i suoi ioni e i suoi composti possono avere effetti biologici e ambientali molto diversi; occorre consultare i dati di sicurezza della sostanza effettivamente manipolata.