Chemisch element · referentiefiche

64Gd

Gadolinium

Gadolinium (Gd) is element 64 van het periodiek systeem, een lanthanide in groep —, periode 6 en het f-blok. De elektronenconfiguratie [Xe] 4f7 5d1 6s2 helpt verklaren hoe het element bindt en reageert; de referentietoestand bij kamertemperatuur is vast.

Atoomnummer64

Standaard atoomgewicht157.249(2)

Groep—

Periode6

Blokf

Elektronenconfiguratie[Xe] 4f7 5d1 6s2

Elektronenstructuur

Wat bepaalt de chemie?

Lanthaniden vullen geleidelijk de 4f-subschaal. De 4f-elektronen worden gedeeltelijk afgeschermd door buitenste schillen, waardoor veel lanthaniden chemisch op elkaar lijken en de oxidatietoestand +3 vaak belangrijk is.

Bij gadolinium moet de configuratie [Xe] 4f7 5d1 6s2 samen met de 4f-bezetting worden bekeken. Kleine verschillen in die bezetting kunnen magnetische en optische eigenschappen sterk beïnvloeden.

Chemische vormen

Verbindingen, ionen en materialen

Lanthaniden vormen vooral ionen en verbindingen in oxidatietoestand +3, waaronder oxiden, halogeniden en coördinatieverbindingen. Kleine verschillen in 4f-bezetting geven opvallende verschillen in kleur, luminescentie en magnetisme.

Fysisch gedrag

Toestand en faseovergangen

Bij kamertemperatuur is de referentietoestand vast. De vermelde dichtheid is 7.9 g/cm³. Het smeltpunt is 1 591 K (1 318 °C). Het kookpunt is 3 273 K (3 000 °C). Druk, zuiverheid en kristalstructuur kunnen gemeten waarden verschuiven; bij elementen met meerdere allotropen kan ook de structuur zelf een duidelijk verschil maken.

Voorkomen en toepassingen

Waar gadolinium voorkomt en wordt gebruikt

In de praktijk komt gadolinium vooral naar voren in toepassingen en contexten zoals medische beeldvorming, kernreactoren en magneten.

In de praktijk

Concrete toepassingen

Medische beeldvorming

Gadolinium speelt een rol bij medische beeldvorming. De relevante eigenschap hangt af van de chemische vorm, samenstelling en het materiaal of proces waarin het element wordt gebruikt.

Kernreactoren

Gadolinium of verbindingen ervan kunnen in reactormaterialen worden gebruikt wanneer nucleaire, thermische of mechanische eigenschappen daarvoor geschikt zijn.

Magneten

Gadolinium wordt in magnetische materialen toegepast wanneer samenstelling en kristalstructuur de gewenste magnetisatie, coerciviteit of thermische stabiliteit opleveren.

Positie in het periodiek systeem

Wat de naburige elementen laten zien

Gadolinium staat in periode 6 en in de f-blokreeks. In de getoonde omgeving staan onder meer Samarium, Europium, Terbium, Dysprosium. Door deze reeks te vergelijken zijn geleidelijke veranderingen in atoomstraal, elektronenstructuur en chemisch gedrag binnen de serie zichtbaar.

Referentiegegevens

Fysische en atomaire eigenschappen

Classificatielanthanide

Toestand bij kamertemperatuurvast

Elektronenschillen2 · 8 · 18 · 25 · 9 · 2

Dichtheid7.9 g/cm³

Smeltpunt1 591 K (1 318 °C)

Kookpunt3 273 K (3 000 °C)

Pauling-elektronegativiteit1.2

Eerste ionisatie-energie593.4 kJ/mol

Elektronenaffiniteit13.22 kJ/mol

De waarden beschrijven het element of het neutrale atoom waar van toepassing. Fysische gegevens kunnen afhangen van allotroop, druk, zuiverheid en meetomstandigheden.

Geschiedenis

Ontdekking en identificatie

De ontdekking van gadolinium wordt in deze historische registratie in verband gebracht met Jean Charles Galissard de Marignac. Herkenning als element, isolatie van een zuiver monster en de latere definitie via het atoomnummer vonden niet noodzakelijk op hetzelfde moment plaats.

Isotopen

Hoe isotopensamenstelling de getallen verandert

Het standaard atoomgewicht is 157.249(2). Deze waarde beschrijft de natuurlijke isotopensamenstelling van terrestrisch materiaal en is niet de massa van één specifiek atoom.

Gadolinium heeft ten minste één stabiele isotoop. Isotopen hebben hetzelfde aantal protonen en horen dus bij hetzelfde element, maar verschillen in neutronental en atoommassa.

Veiligheid

Omgang en blootstelling

De risico’s van gadolinium hangen af van chemische vorm, dosis en blootstellingsroute. Het element, zijn ionen en zijn verbindingen kunnen zeer verschillende biologische en milieueffecten hebben; controleer daarom de veiligheidsgegevens van de werkelijk gebruikte stof.