Nguyên tố hóa học · trang tham khảo

64Gd

Gadolini

Gadolini là nguyên tố hóa học có số hiệu nguyên tử 64, ký hiệu Gd. Nó nằm ở chu kỳ 6, nhóm —, khối f. Ở nhiệt độ phòng, trạng thái tham chiếu là rắn; cấu hình electron là [Xe] 4f7 5d1 6s2.

Số hiệu nguyên tử64

Nguyên tử khối chuẩn157.249(2)

Nhóm—

Chu kỳ6

Khốif

Cấu hình electron[Xe] 4f7 5d1 6s2

Cấu trúc electron

Yếu tố nào chi phối hóa học của nguyên tố

Các nguyên tố họ lantan đặc trưng bởi quá trình điền electron vào phân lớp 4f. Trạng thái oxi hóa +3 thường chi phối hóa học của dãy này, trong khi các electron f chưa ghép đôi tạo ra nhiều tính chất từ và quang học đáng chú ý.

Cấu hình electron của Gadolini là [Xe] 4f7 5d1 6s2. Electron 4f được che chắn tương đối mạnh nên các nguyên tố họ lantan lân cận có hành vi hóa học khá giống nhau; chính vì vậy việc tách riêng từng nguyên tố thường khó hơn nhiều so với việc tách các nhóm nguyên tố khác nhau.

Các dạng hóa học

Hợp chất, ion và vật liệu

Các nguyên tố họ lantan thường gặp dưới dạng ion +3 trong oxide, halide và phức chất phối trí. Các hợp chất của Gadolini có hóa học gần với các nguyên tố họ lantan lân cận, trong khi cấu trúc electron f tạo nên những khác biệt về từ tính, quang phổ và màu sắc.

Tính chất vật lý

Trạng thái và chuyển pha

Trạng thái tham chiếu ở nhiệt độ phòng là rắn. Mật độ được liệt kê là 7.9 g/cm³. Điểm nóng chảy là 1 591 K (1 318 °C). Điểm sôi là 3 273 K (3 000 °C). Áp suất, độ tinh khiết, cấu trúc tinh thể hoặc dạng thù hình có thể làm thay đổi các giá trị vật lý đo được.

Sự hiện diện và ứng dụng

Gadolini được gặp và sử dụng ở đâu

Trong thực tế, Gadolini thường được gặp trong các ứng dụng liên quan đến thiết bị chẩn đoán hình ảnh, lò phản ứng hạt nhân và nam châm. Tùy trường hợp, tính chất được khai thác có thể thuộc về nguyên tố tinh khiết, một hợp chất, hợp kim hoặc một đồng vị cụ thể.

Trong thực tế

Ví dụ về các ứng dụng thực tế

Thiết bị chẩn đoán hình ảnh

Gadolini được dùng trong chất tạo tương phản, vật liệu detector, nam châm trường cao hoặc các bộ phận chuyên dụng của hệ chẩn đoán hình ảnh.

Lò phản ứng hạt nhân

Tùy đồng vị và dạng hóa học, Gadolini có thể được dùng trong vật liệu lò phản ứng, nhiên liệu, điều khiển neutron hoặc các hệ hạt nhân chuyên dụng.

Nam châm

Gadolini được dùng trong vật liệu từ khi cần từ tính mạnh, ổn định hoặc duy trì tốt ở nhiệt độ cao.

Vị trí tuần hoàn

Các nguyên tố lân cận cho biết điều gì

Gadolini nằm ở chu kỳ 6 trong dãy f. Các nguyên tố lân cận được hiển thị ở đây gồm Samari, Europi, Terbi và Dysprosi. So sánh theo dãy này giúp thấy sự biến đổi tuần tự của bán kính nguyên tử, cấu hình electron, trạng thái oxi hóa và các tính chất từ hoặc quang học.

Dữ liệu tham khảo

Tính chất vật lý và nguyên tử

Phân loạihọ lantan

Trạng thái ở nhiệt độ phòngrắn

Các lớp electron2 · 8 · 18 · 25 · 9 · 2

Mật độ7.9 g/cm³

Điểm nóng chảy1 591 K (1 318 °C)

Điểm sôi3 273 K (3 000 °C)

Độ âm điện Pauling1.2

Năng lượng ion hóa thứ nhất593.4 kJ/mol

Ái lực electron13.22 kJ/mol

Các giá trị mô tả nguyên tố hoặc nguyên tử trung hòa khi thích hợp. Dữ liệu vật lý có thể phụ thuộc vào dạng thù hình, áp suất và điều kiện đo.

Lịch sử

Phát hiện và nhận diện

Việc phát hiện Gadolini gắn với Jean Charles Galissard de Marignac. Việc nhận ra một nguyên tố mới, tách được mẫu đủ tinh khiết và gán số hiệu nguyên tử hiện đại không nhất thiết diễn ra cùng một thời điểm, nên lịch sử phát hiện cần được đọc theo từng mốc.

Đồng vị và nguyên tử khối

Thành phần đồng vị làm thay đổi các con số như thế nào

Nguyên tử khối chuẩn là 157.249(2). Giá trị này phản ánh thành phần đồng vị của vật chất tự nhiên trên Trái Đất, không phải khối lượng của một nguyên tử riêng lẻ.

Gadolini có ít nhất một đồng vị bền. Các đồng vị có cùng số proton nên vẫn là cùng một nguyên tố, nhưng khác số neutron và vì vậy khác khối lượng nguyên tử.

An toàn

Xử lý và phơi nhiễm

Nguy cơ liên quan đến Gadolini phụ thuộc vào dạng hóa học, liều lượng và đường phơi nhiễm. Nguyên tố tinh khiết, ion và các hợp chất của nó có thể có tác động sinh học và môi trường rất khác nhau, vì vậy cần kiểm tra dữ liệu an toàn của chất thực tế được sử dụng.