Gadolinium

Le gadolinium fait partie des rares métalloïdes trouvés dans la nature mélangés à d’autres minéraux, comme la gadolinite et le didyme. Son extraction est aujourd’hui en plein essor, car elle contient des propriétés utilisées dans le domaine nucléaire, la médecine et l’électronique. Découvrez donc tout ce qui concerne cet élément naturel.

Qu’est-ce que le Gadolinium ?

Cet élément chimique appartient au groupe des lanthanides ou éléments des terres rares au sein du tableau périodique. À l’état naturel, il est solide, mou, malléable, ductile et de couleur blanc argenté. Présent dans la croûte terrestre à une production de 7,7 ppm, il possède une plus grande capacité à attirer les protons. De plus, il exerce un effet paramagnétique d’intensité à haute température et à basse température il se comporte comme un ferromagnétique.

Symbole du gadolinium

D.ieu doit son nom à la gadolinite, un minéral découvert bien plus tôt par le chimiste et géologue finlandais Johan Gadolin. Bien que la séparation entre métal et minéral ait été réalisée pour la première fois par le chimiste français Paul Émile Lecoq de Boisbaudran.

Caractéristiques du gadolinium

C’est un oxyde de transition interne que l’on retrouve généralement à l’état trivalent (Gd3). Les caractéristiques ferromagnétiques du Gadolinium le placent dans le groupe des éléments qui forment les aimants. De plus, ce métalloïde présente d’autres caractéristiques notables :

  • Condition : Solide et polycristallin.
  • Couleur : Blanc argenté et incolore dans les sels.
  • Solubilité : Dans les acides, il est soluble.
  • Toxicité : Il est très toxique à l’état naturel.
  • Réactivité : Réagit avec l’eau et l’oxygène, ne présente pas de changements avec l’air sec. Tandis qu’avec l’humidité, il forme une couche d’oxyde.
  • Structure : Hexagonale cristalline et compacte.
  • Composition : Il possède 64 électrons répartis dans 6 coquilles.

Propriétés chimiques et physiques du Gadolinium

  1. Numéro atomique : 64
  2. Période : 6
  3. Bloc : f
  4. Groupe : 3
  5. Densité : 7,89
  6. Point de fusion : 1312°C
  7. Rayon atomique : 1,79
  8. Rayon moyen : 188h
  9. Electronégativité : 1,20
  10. État d’oxydation : 3
  11. Rouille : Légèrement basique.
  12. Rayon covalent (Å) : 1,61
  13. Électrons par couche : 2, 8, 18, 25, 9, 2
  14. Configuration électronique : [Xe]4f 7 5d 1 6s 2
  15. Premier potentiel d’ionisation eV : 6,20
  16. Conductivité thermique : 10,6 W/(Km)
  17. Masse atomique (g/mol) : 157,25
  18. Chaleur spécifique : 230 J/(K-Kg)
  19. Point d’ébullition : 3000ºC
  20. Conductivité électrique : 0,736·106 S/m

Origine du Gadolinium

C’est le chimiste Jean Charles Galissard de Marignac qui découvrit pour la première fois le Gadolinium en 1880, dans les minerais de Didyme et de Gadolinite à Genève. Par des moyens spectroscopiques, il l’observa sous la forme d’un oxyde blanchâtre du minéral Samarskit, date à laquelle il l’appela Y de Samarskit.

Cependant, le chimiste français Paul Émile Lecoq de Bisbaudran fit la séparation entre le métal et le minéral Gadolinia en 1886. Et c’est ce qui lui donna le nom de Gadolinium. Dès lors, ce métal de poids moyen a commencé à être extrait, principalement dans la mine Ytterby à Stockholm, même si cette ressource naturelle est actuellement épuisée dans cette zone.

Aujourd’hui, ce métalloïde est obtenu par réduction du fluorure de calcium avec du gadolinium anhydre. Il est extrait des minéraux Gadolinite, Didyme, Bastnasite et surtout Monacite dans des pays comme la Chine, les États-Unis et la Suède.

À quoi sert le Gadolinium ?

Il existe de nombreuses utilisations du Gadolinium, parmi les principales figurent les composés utilisés dans la fabrication de tubes pour téléviseurs couleur et le Gadolinium-yttrium comme applications pour les micro-ondes. De plus, ce métalloïde est utilisé pour fabriquer des CD. La combinaison du Gadolinium avec le Sulfate d’Éthyle est utilisée pour donner une plus grande amplitude aux amplificateurs et aux systèmes audio professionnels.

De plus, en raison de ses caractéristiques ferromagnétiques, des pièces sont construites pour les réacteurs nucléaires, la réfrigération magnétique, l’industrie ferroviaire, la technologie hybride et l’électronique de pointe.

Produit de contraste gadolinium en IRM

Le gadolinium possède des électrons impairs, qui développent l’intensité du champ magnétique à proximité de sa molécule. De telle manière qu’il permet de réduire le temps de relaxation des protons les plus proches pour créer une augmentation de l’intensité du signal entre les tissus vasculaires et non vasculaires. De plus, les solutions de gadolinium sont utilisées comme contraste intraveineux pour améliorer l’image en imagerie par résonance magnétique.

Effets indésirables du Gadolinium

L’utilisation du produit de contraste Gadolinium pour l’IRM chez certaines personnes a provoqué une fibrose systémique ou néphrogénique. Les symptômes qu’il présente sont un épaississement des organes, de la peau et des tissus, chez les patients présentant une insuffisance rénale ou des troubles hépatiques.

De plus, le métalloïde est très nocif pour la santé dans le milieu de travail où il est extrait et dans les industries qui l’utilisent comme matière première. Puisque les gaz et l’humidité peuvent être facilement inhalés. Un degré élevé de pollution chez une personne peut provoquer une embolie pulmonaire ou causer de graves dommages au foie.

D’autre part, ce métal est déversé dans les eaux des rivières, des mers et de l’environnement lors de son extraction ou lorsque des équipements électroniques sont jetés lorsqu’ils ont perdu leur durée de vie utile. Cela entraîne la consommation de Gadolinium chez les humains et les animaux, ce qui provoque des troubles des fonctions nerveuses cérébrales et de la reproduction.

En conclusion, le Gadolinium est un métal de poids moyen, du groupe des lanthanides du tableau périodique, à haute teneur en propriétés ferromagnétiques utilisées dans les domaines technologique, électronique, nucléaire et médical.