Gadolinium

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie

Periodiek systeem H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As S e Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Uub Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo ↓ * La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu ** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
Algemeen
Naam	Gadolinium
Symbool	Gd
Atoomnummer	64
Groep	Scandiumgroep
Periode	Periode 6
Blok	F blok
Reeks	Lanthaniden
Kleur	Zilverwit
Chemische eigenschappen
Atoommassa (u)	157,25
Elektronenconfiguratie	[Xe]4f7 5d1 6s2
Oxidatietoestanden	+3
Elektronegativiteit (Pauling)	1,20
Atoomstraal (pm)	179
1e ionisatiepotentiaal (kJ×mol-1)	593,40
2e ionisatiepotentiaal (kJ×mol-1)	1166,52
3e ionisatiepotentiaal (kJ×mol-1)	1990,51
Fysische eigenschappen
Dichtheid (kg·m-3)	7900
Smeltpunt (K)	1586
Kookpunt (K)	3540
Aggregatietoestand	Vast
Smeltwarmte (kJ·mol-1)	15,5
Verdampingswarmte (kJ·mol-1)	311
Kristalstructuur	Hex
Molair volume (m3·mol-1)	19,90.10-6
Specifieke warmte (J·kg-1·K-1)	230
Elektrische weerstand (μΩcm)	140,5
Warmtegeleiding (W·m-1·K-1)	10,6
SI-eenheden en standaardtemperatuur en -druk worden gebruikt, tenzij anders aangegeven

Gadolinium is een scheikundig element met symbool Gd en atoomnummer 64. Het is een zilverwit lanthanide.

Inhoud 1 Ontdekking 2 Toepassingen 3 Opmerkelijke eigenschappen 4 Verschijning 5 Isotopen 6 Toxicologie en veiligheid 7 Externe links

[bewerk] Ontdekking

In 1880 merkte de Zweedse chemicus Jean Charles Galissard de Marignac op dat het materiaal dat in die tijd bekend stond als didymium en het mineraal gadoliniet een overeenkomende spectrumlijn vertoonde, die later werd toegeschreven aan gadolinium. In 1886 isoleerde Paul Émile Lecoq de Boisbaudran voor het eerst gadoliniumoxide uit het mineraal. Het duurde echter tot het begin van de 20e eeuw voordat Georges Urbain metallische gadolinium kon isoleren. Deze Franse chemicus heeft tussen 1895 en 1912 een aantal elementen voor het eerst kunnen isoleren door middel van fractionele destillatie.

Gadolinium is vernoemd naar de Finse chemicus en geoloog Johan Gadolin.

[bewerk] Toepassingen

Zowel in de industrie als in de medische wetenschap wordt gadolinium gebruikt voor uiteenlopende toepassingen:

• In magnetrons worden gadolinium yttrium granaten gebruikt.
• In beeldbuizen wordt gadolinium gebruikt ter activering van fosfor.
• In meerdere legeringen wordt gadolinium gebruikt om eigenschappen van metalen te verbeteren.
• Compact discs bevatten gadolinium.
• Bij betrekkelijk hoge temperaturen krijgen sommige gadolinium legeringen supergeleidende eigenschappen; gadolinium zelf wordt supergeleidend bij 1,083 K.

Voor het maken van MRI scans krijgen patiënten gadoliniumverbindingen als contrastmiddel geïnjecteerd om de beelden te verbeteren.

[bewerk] Opmerkelijke eigenschappen

Gadolinium is een zilverwit buigzaam en makkelijk te vervormen metaal met een metallieke glans. Bij standaard temperatuur en druk heeft het een compacte hexagonale kristalvorm in alfa vorm. Bij verhitting boven 1535 K veranderd dat in de lichaamscentrische kubische bèta vorm. Gadolinium reageert minder makkelijk met zuurstof dan de meeste andere lanthaniden. Het reageert langzaam met water en lost op in de meeste verdunde zuren.

Gadolinium heeft een elektronenconfiguratie [Xe]4f⁷5d¹6s². Zoals de meeste elementen van de lanthanidereeks heeft het de neiging de drie buitenste elektronen af te staan (gadoliniumchemie wordt hier geheel door beheerst). Het vormt Gd³⁺ ionen met een [Xe]4f⁷ configuratie. Hiermee is de f-schil precies halfvol. Volgens de regel van Hund heeft de hoge spin toestand met alle elektronspins parallel en spinkwantumgetal S=7/2 de laagste energie. Dit is het hoogste spinkwantumgetal van enig ion.

In het element kunnen de magnetische momenten van de individuele atomen koppelen. Gadolinium is daarom een ferromagnetisch metaal zoals ijzer en kobalt. Hoewel het magnetisch moment bijzonder groot is, is de koppeling niet bijzonder sterk. Het Curiepunt ligt rond kamertemperatuur.

Een oplossing van gadolinium complex (met DPTA) vindt medische toepassing. Het wordt aan vermoedelijke kankerpatiënten gegeven. Het complex heeft de neiging bij voorkeur zich in het kankerweefsel te nestelen. Vanwege het grote paramagnetische moment van het Gd³⁺ ion maakt dit deze weefsels veel beter zichtbaar in een MRI-scan. Na afloop van het onderzoek wordt het complex geleidelijk door de nieren uitgescheiden.

[bewerk] Verschijning

In de natuur komt gadolinium niet voor als vrij element, maar het komt voor in meerdere mineralen waarin ook andere lanthaniden worden aangetroffen zoals gadoliniet, monaziet en bastnasiet. De meeste gebruikte isolatiemethode is reductie van watervrij gadoliniumfluoride met calcium.

[bewerk] Isotopen

Meest stabiele isotopen
Iso	RA (%)	Halveringstijd	VV	VE (MeV)	VP
148Gd	syn	74,6 j	α	3,271	144Sm
150Gd	syn	1.79×106 j	α	2,809	146Sm
152Gd	syn	1.08×1014 j	α	2,205	148Sm
154Gd	2,18	stabiel met 90 neutronen
155Gd	14,80	stabiel met 91 neutronen
156Gd	20,47	stabiel met 92 neutronen
157Gd	15,65	stabiel met 93 neutronen
158Gd	24,84	stabiel met 94 neutronen
160Gd	21,86	stabiel met 96 neutronen

Gadolinium komt in zes stabiele isotopen voor in de natuur. Daarnaast komt er één radioactieve isotoop voor met een halfwaardetijd van 1.08×10¹⁴ jaar. In totaal zijn er 30 radio-isotopen bekend.

[bewerk] Toxicologie en veiligheid

Van gadolinium is bekend dat het leverschade kan aanrichten bij langdurige blootstelling. Aangezien het gebruik van gadolinium groeit (bv in televisies) is dat een belangrijke reden om het materiaal zorgvuldig te behandelen.

[bewerk] Externe links

• PeriodiekSysteem.com over: Gadolinium
• Lenntech over: Gadolinium
• (en) EnvironmentalChemistry.com over: Gadolinium
• (en) WebElements.com over: Gadolinium

Chemische elementen en isotopen
Periodiek systeem: Standaard · Alternatief · Elektronenconfiguratie Isotopentabel: Op element (compleet) · Op element (in delen) · Op atoommassa Lijst met elementen: Op naam · Rangschikken naar keuze · Op nummer