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화학 원소 · 참고 페이지

64Gd

가돌리늄

가돌리늄은 원자번호 64, 원소 기호 Gd인 화학 원소다. 주기율표에서 6주기, 3족, f 블록에 위치한다. 실온에서의 기준 상태는 고체이며 전자 배치는 [Xe] 4f7 5d1 6s2이다.

원자번호64

표준 원자량157.249(2)

족—

주기6

블록f

전자 배치[Xe] 4f7 5d1 6s2

전자 구조

화학적 성질을 결정하는 요인

란타넘족은 4f 부분껍질이 채워져 가는 원소들이다. 화학에서는 +3 산화 상태가 지배적인 경우가 많고, 부분적으로 채워진 f 오비탈 때문에 여러 원소가 유용한 자기적·광학적 성질을 보인다.

4f 전자는 비교적 안쪽에 가려져 있어 서로 이웃한 란타넘족 원소의 화학적 성질이 매우 비슷하다. 그래서 서로 다른 주족 원소를 분리하는 것보다 란타넘족끼리 분리하는 일이 훨씬 어렵다.

화학적 형태

화합물, 이온과 물질

란타넘족은 주로 +3 산화 상태의 이온을 만들며 산화물, 할로젠화물과 배위 화합물이 흔하다. 서로 비슷한 이온 크기와 화학적 성질 때문에 분리와 정제가 까다롭다.

물리적 거동

상태와 상전이

실온에서의 기준 상태는 고체이다. 제시된 밀도는 7.9 g/cm³이다. 녹는점은 1 591 K (1 318 °C), 끓는점은 3 273 K (3 000 °C)이다. 압력, 순도와 결정 구조에 따라 실제 측정되는 물리적 성질은 달라질 수 있다.

존재와 활용

가돌리늄은 어디에서 발견되고 어떻게 쓰이는가

실제 활용에서 가돌리늄은 의료 영상 장비 · 원자로 · 자석 같은 분야와 관련된다. 어떤 경우에는 원소 자체가 아니라 특정 화합물, 합금 또는 동위원소의 성질을 이용한다.

실제 활용

실제 사용 사례

의료 영상 장비

가돌리늄은 영상 조영 물질, 검출 재료 또는 의료 영상 장비의 고자기장 자석과 특수 부품에 활용된다.

원자로

가돌리늄은 동위원소와 화학적 형태에 따라 원자로 재료, 연료, 중성자 제어 또는 특수 핵 시스템에 사용된다.

자석

가돌리늄은 강하고 안정적이거나 고온에서도 유지되는 자성이 필요한 자성 재료에 사용된다.

주기율표상의 위치

이웃 원소가 알려 주는 것

가돌리늄은 6주기에 있으며 f 블록 계열에 속한다. 여기 표시된 주변 원소에는 사마륨, 유로퓸, 터븀, 디스프로슘 등이 있다. 이 순서를 이용하면 이웃한 f 블록 원소의 원자 구조와 화학적 성질을 직접 비교할 수 있다.

참고 데이터

물리적·원자적 성질

분류란타넘족

실온에서의 상태고체

전자 껍질2 · 8 · 18 · 25 · 9 · 2

밀도7.9 g/cm³

녹는점1 591 K (1 318 °C)

끓는점3 273 K (3 000 °C)

폴링 전기음성도1.2

1차 이온화 에너지593.4 kJ/mol

전자 친화도13.22 kJ/mol

값은 해당되는 경우 원소 자체 또는 중성 원자를 기준으로 한다. 물리적 데이터는 동소체, 압력과 측정 조건에 따라 달라질 수 있다.

역사

발견과 확인

가돌리늄의 발견은 Jean Charles Galissard de Marignac와 관련되어 있다. 원소의 인식, 순수한 시료의 분리, 현대적인 원자번호의 부여는 반드시 같은 시기에 이루어진 것은 아니다.

동위원소와 원자량

동위원소 조성이 수치에 미치는 영향

표준 원자량은 157.249(2)이다. 이 값은 자연계 물질의 동위원소 조성을 반영한 평균값이며 특정 원자 하나의 질량을 뜻하지 않는다.

가돌리늄은 적어도 하나의 안정 동위원소가 있다. 동위원소는 양성자 수가 같아 같은 원소이지만 중성자 수와 원자 질량이 서로 다르다.

안전

취급과 노출

가돌리늄의 위험성은 화학적 형태, 노출량과 노출 경로에 따라 달라진다. 순수한 원소, 이온과 화합물은 생물학적·환경적 영향이 크게 다를 수 있으므로 실제 취급 물질의 안전 자료를 확인해야 한다.