ガドリニウム

ガドリニウムは、ガドリナイトやジジムなどの他の鉱物と混合して自然界に見られる希少な半金属の 1 つです。核分野、医学、電子機器で使用される特性が含まれているため、今日その抽出が急増しています。この自然の要素についてすべてを発見してください。

ガドリニウムとは何ですか?

この化学元素は、周期表内のランタニドまたは希土類元素のグループに属します。自然の状態では、硬く、柔らかく、展性があり、延性があり、色は銀白色です。地殻中に 7.7 ppm の量で存在し、陽子を引き寄せる能力がより高くなります。さらに、高温では強い常磁性効果を発揮し、低温では強磁性のように動作します。

ガドリニウムのシンボル

Gdは、フィンランドの化学者で地質学者のヨハン ガドリンによってずっと以前に発見された鉱物、ガドリナイトにちなんで名付けられました。金属と鉱物の分離はフランスの化学者ポール・エミール・ルコック・ド・ボアボードランによって初めて達成されました。

ガドリニウムの特徴

これは、一般に 3 価の状態 (Gd3) で見られる内部遷移酸化物です。ガドリニウムの強磁性特性により、ガドリニウムは磁石を形成する元素のグループに分類されます。さらに、この半金属には次のような注目すべき特徴があります。

  • 状態: 固体および多結晶。
  • 色: 銀白色、塩中では無色。
  • 溶解度: 酸に溶けます。
  • 毒性: 自然の状態では非常に有毒です。
  • 反応性: 水と酸素と反応し、乾燥空気では変化を示さない。湿気があると酸化膜が形成されます。
  • 構造：結晶質で緻密な六方晶系。
  • 構成: 6 つの殻に 64 個の電子が分布しています。

ガドリニウムの化学的および物理的性質

  1. 原子番号: 64
  2. 期間：6
  3. ブロック:f
  4. グループ: 3
  5. 密度: 7.89
  6. 融点： 1312℃
  7. 原子半径: 1.79
  8. 平均半径: 188h
  9. 電気陰性度: 1.20
  10. 酸化状態: 3
  11. Rust:やや基本的です。
  12. 共有結合半径 (Å): 1.61
  13. 層あたりの電子数: 2、8、18、25、9、2
  14. 電子構成: [Xe]4f 7 5d 1 6s 2
  15. 第一イオン化ポテンシャル eV: 6.20
  16. 熱伝導率： 10.6W/(Km)
  17. 原子量 (g/mol): 157.25
  18. 比熱: 230 J/(K-Kg)
  19. 沸点： 3000℃
  20. 電気伝導率： 0.736×106S/m

ガドリニウムの起源

1880年にジュネーブのディダイムとガドリナイトの鉱石からガドリニウムを初めて発見したのは、化学者のジャン・シャルル・ガリサール・ド・マリニャックでした。彼は分光学的手段によってそれを鉱物サマルスキットの白っぽい酸化物として観察し、その時にそれをサマルスキットの Y と名付けました。

しかし、フランスの化学者ポール エミール ルコック ド ビスボードランは 1886 年にこの金属と鉱物ガドリニアを分離しました。これがガドリニウムという名前の由来です。それ以来、この中重量の金属は主にストックホルムのイッテルビー鉱山で採掘されるようになりましたが、この天然資源は現在この地域では枯渇しています。

現在、この半金属はフッ化カルシウムを無水ガドリニウムで還元することによって得られます。中国、米国、スウェーデンなどの国々では、ガドリナイト、ディダイム、バストナサイト、特にモナカイトという鉱物から抽出されます。

ガドリニウムは何に使用されますか?

ガドリニウムには多くの用途があり、主なものは、カラーテレビ用の真空管の製造に使用される化合物や、マイクロ波用途としてのガドリニウム – イットリウムです。さらに、この半金属はCDの製造にも使用されます。ガドリニウムと硫酸エチルの組み合わせは、アンプやプロフェッショナル オーディオ システムにより大きな振幅を与えるために使用されます。

さらに、その強磁性の特性により、原子炉、磁気冷凍、鉄道産業、ハイブリッド技術、先端エレクトロニクス用の部品が製造されています。

MRI におけるガドリニウム造影剤

ガドリニウムには奇数電子があり、その分子付近に磁場の強度が生じます。これにより、最も近い陽子の緩和時間が短縮され、血管組織と非血管組織間の信号強度が増加します。さらに、ガドリニウム溶液は、磁気共鳴画像法で画像を強化するための静脈内造影剤として使用されます。

ガドリニウムの悪影響

MRI にガドリニウム造影剤を使用すると、全身性または腎性線維症を引き起こす人もいます。腎不全や肝臓に問題がある患者では、臓器、皮膚、組織が肥厚する症状が現れます。

さらに、半金属は、それが抽出される職場およびそれを原材料として使用する産業において健康に非常に有害です。ガスや湿気を吸い込みやすいため。人が高度に汚染されていると、肺塞栓症を引き起こしたり、重篤な肝臓障害を引き起こす可能性があります。

一方、この金属は、採掘の際や電子機器が耐用年数を経て廃棄される際に、川や海、環境中に排出されます。これにより、人間や動物がガドリニウムを摂取し、脳神経機能や生殖障害が引き起こされます。

結論として、ガドリニウムは周期表のランタニド族の中重量金属であり、技術、電子、核および医療の分野で使用される強磁性特性を多く含んでいます。