Gadolini
El gadolini és un element químic de la taula periòdica el símbol de la qual és Gd i que el seu número atómico és 64. És un metal rar de color blanc plateado, és maleable i dúctil. Solament es troba en la naturalea de forma combinada (sal). La producció mundial ronda les 400 tonellades a l'any.Erro en la cita: Element <ref> no vàlit;
les referencies sense nom deuen de tindre contingut
ya que la temperatura de Curie del gadolini és 292 K (18,85 °C) el seu magnetisme dependrà de la temperatura ambiente. Per damunt de dita temperatura serà paramagnético, i ferromagnético per davall.
El gadolini va ser descobert en 1880 per Jean Charles de Marignac, que va detectar el seu òxit per mig d'espectroscòpia. Rep el seu nom del mineral gadolinita, un dels minerals en els que es troba el gadolini, que a la seua volta du el nom del químic finlandés Johan Gadolin. El gadolini pur va ser aïllat per primera volta pel químic Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran cap a 1886.
El gadolini posseïx propietats metalúrgiques inusuals, fins al punt de que solament un 1% de gadolini pot millorar significativament la trabajabilidad i la resistència a la oxidació a altes temperatures del ferro, el cromo i els metals relacionats. El gadolini, com a metal o sal, absorbix els neutronés i, per tant, s'utilisa a voltes per al blindage en la radiografia de neutrons i en els reactors nuclears.
Com la majoria de les terres rares, el gadolini forma ions trivalentes en propietats fluorescents, i les sals de gadolini(III) s'utilisen com a fòsfors en diverses aplicacions.
Els ions de gadolini (III) en sals solubles en aigua són molt tòxics per als mamífers. No obstant, els composts de gadolini (III) quelados eviten que el gadolini (III) s'exponga a l'organisme i la major part és excretadas via riñonés per persones sanes[1] ans que puga depositar-se en els teixits. Per les seues propietats paramagnéticas, les solucions de gadolini orgànic quelado s'utilisen com complexos administrats per via intravenosa com agent de contrast de IRM basat en gadolini en la resonància magnètica mèdica. Es depositen en cantitats variables en els teixits del cervell, el múscul cardíac, el renyó, atres òrguens i la pell, depenent principalment de la funció renal, l'estructura dels quelat (llineal o macrocíclica) i la dosis administrada.
Història
[editar | editar còdic]
El gadolini pren el seu nom del mineral gadolinita, a la seua volta nomenat pel químic finlandés i geólogo Johan Gadolin.
En 1880, el químic suís Jean Charles Galissard de Marignac va observar les llínees espectroscópicas degudes al Gadolin en mostres de la gadolinita (que en realitat conté relativament poc gadolini, pero suficient per a mostrar-ho en un espectre), i en un atre mineral separat, cerita. Este últim mineral va demostrar tindre molt més de l'element que mostrava la nova llínea espectral, i Galissard de Marignac finalment va separar un òxit mineral de la cerita, que va pensar que era l'òxit d'este nou element. Va cridar a l'òxit "gadolinia." Ya que es va donar conte de que la gadolinia era l'òxit d'un nou element, se li atribuïx el descobriment del gadolini. El químic francés Paul Émile Lecoq de Boisbaudran va ser qui, en realitat, va realisar la separació del gadolini, metal de la gadolinia, en 1886.
Característiques
[editar | editar còdic]
Propietats físiques
[editar | editar còdic]El gadolini és l'octau membre de la série de lantànits. En la taula periòdica, apareix entre els elements europi a la seua esquerra i terbi a la seua dreta, i damunt del actínit curio. És un element de terres rares maleable, dúctil de color blanc plateado. Els seus 64 electrons estan disposts en la configuració [Xe]4f75d16s2.[2]
Com la majoria dels atres metals en la série dels lantànits, el gadolini generalment usa tres electrons com a electrons de valència, ya que després els electrons 4f restants estan massa units: açò es deu a que els orbitales 4f penetren més a través del núcleu d'electrons de xenón inerte al núcleu, seguits per 5d i 6s, i açò aumenta en major càrrega iònica. Cristaliza en el sistema cristalí hexagonal compacte forma α a temperatura ambiente, pero, quan es calfa a temperatures superiors a Error de Lua: expandTemplate: template "es:formatnum" does not exist., es transforma en la seua forma β, que té una estructura cúbica de cos centrada.[2]
El isòtop gadolini-157 té la secció eficaç de captura neutrónica para neutró tèrmic més gran de qualsevol nucleido estable: al voltant de 259.000 barn . Solament el xenón-135 té una secció eficaç de captura més alta, al voltant de 2,0 millons de barn, pero este isòtop és radiactiu.[3]
Es creu que el gadolini és ferromagnético a temperatures per baix dels 20 °C (68,0 °F).[4] i és fortament paramagnético per damunt d'esta temperatura. Existix evidència de que el gadolini és un antiferromagnético helicoidal, en lloc d'un ferromagnético, per baix dels 20 °C (68,0 °F).[5] El gadolini posseïx un efecte magnetocalórico pel qual la seua temperatura aumenta quan entra en un camp magnètic i disminuïx quan ix del camp magnètic. Es baixa la temperatura a 5 °C (41,0 °F) per a l'aleació de gadolini Gd85Er15, i este efecte és consideráblemente més fort per a l'aleació Gd5(Si2Ge2), pero a una temperatura molt menor (<Error de Lua: expandTemplate: template "es:formatnum" does not exist.).[6] Un efecte magnetocalórico significatiu s'observa a temperatures majors, fins a uns 300 kelvins, en els composts Gd5(SixGe1−x)4.[7]
Els àtoms individuals de gadolini es poden aïllar encapsulándolos en molècules de fulereno, a on li les pot visualisar en un microscoipio de transmissió d'electrons.[8] Els àtoms individuals de Gd i les menudes arracades de Gd poden incorporar-se als nanotubos de carbono.[9]
Propietats químiques
[editar | editar còdic]El gadolini es combina en la majoria dels elements per a formar derivats de Gd(III). També es combina en nitrogen, carbono, sofre, fòsfor, bor, seleni, silici i arsènic a temperatures elevades, formant composts binarios.[10]
A diferència d'atres elements de terres rares, el gadolini metàlic és relativament estable en aire sec. No obstant, ràpidament pert el seu llustre en aire humit, formant òxit de gadolini(III) (Gd2O3) el qual és molt poc adherente:
- 4 Gd + 3 O2 → 2 Gd2O3,
el qual es desprén, exponent major superfície a l'oxidació.
El gadolini és un fort agent reductor, que reduïx els òxits de varis metals als seus elements. El gadolini és prou electropositivo i reacciona llentament en aigua freda i prou ràpit en aigua calenta formant hidròxit de gadolini:
- 2 Gd + 6 H2O → 2 Gd(OH)3 + 3 H2.
El gadolini metàlic és atacat per àcit sulfúric diluït formant solucions que contenen els ions Gd(III) incoloros, que existixen com a complexos [Gd(H2O)9]3+:[11]
- 2 Gd + 3 H2SO4 + 18 H2O → 2 [Gd(H2O)9]3+ + 3 Plantilla:Chem + 3 H2.
El gadolini metàlic reacciona en els halógenos (X2) a temperatures d'uns Error de Lua: expandTemplate: template "es:formatnum" does not exist.:
- 2 Gd + 3 X2 → 2 GdX3.
Composts químics
[editar | editar còdic]En la gran majoria dels seus composts, com a molts metals de terres rares, el gadolini adopta el estat d'oxidació +3. No obstant, el gadolini es pot trobar en rares ocasions en els estats d'oxidació 0, +1 i +2. Es coneixen els quatre trihaluros. Tots són blancs, llevat el yodur, que és groc. El més comú dels halurs és el clorur de gadolini (III) (GdCl3). L'òxit es dissol en àcit per a donar les sals, com el nitrat de gadolini (III).
El gadolini (III), com la majoria dels ions lantànits, forma complexos en un alt número. Esta tendència s'ilustra per mig de l'us de l'agent quelante DOTA, un lligant octadentado. Les sals de [Gd(DOTA)]− són útils en imàgens per resonància magnètica. S'han desenrollat una varietat de complexos de quelat relacionats, inclosa la gadodiamida.
Es coneixen composts de gadolini reduïts, especialment en estat sòlit. Els halurs de gadolini (II) s'obtenen calfant halurs de Gd (III) en presència de Gd metàlic en recipients de tantalio. El gadolini també forma sesquicloruro de Gd2Cl3, que es pot reduir encara més a GdCl recociéndolo a Error de Lua: expandTemplate: template "es:formatnum" does not exist.. Este clorur de gadolini (I) forma plaquetes en una estructura similar al grafit en capes.[12]
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ Donnelly, L., Nelson, R. Renal excretion of gadolinium mimicking calculi on senar-contrast CT. Pediatric Radiology 28, 417 (1998). https://doi.org/10.1007/s002470050374
- ↑ 2,0 2,1 Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-08-037941-8.
- ↑ “Gadolinium” . Neutron News 3 (3).
- ↑ Weast, Robert (1984). CRC, Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton, Florida: Chemical Rubber Company Publishing. pp. E110. ISBN 0-8493-0464-4
- ↑ Coey JM, Skumryev V, Gallagher K (1999). “Rare-earth metals: Is gadolinium really ferromagnetic?”. Nature 401 (6748): 35–36. doi:. ISSN 0028-0836. Bibcode: 1999Natur.401...35C.
- ↑ Gschneidner, Karl Jr. «gov/news/release/01magneticrefrig.htm Magnetic refrigerator successfully tested». Ames Laboratory.
- ↑ Gschneidner, K.. “Recent Developments in Magnetocaloric Materials”. Reports on Progress in Physics 68 (6): 1479. doi:. Bibcode: 2005RPPh...68.1479G.
- ↑ Suenaga, Kazu. “Evidence for the Intramolecular Motion of Gd Atoms in a Gd2C92 Nanopeapod”. Nano Letters (10): 1395. doi:. Bibcode: 2003NanoL...3.1395S.
- ↑ Hashimoto A, Yorimitsu H, Ajima K, Suenaga K, Isobe H, Miyawaki J, Yudasaka M, Iijima S, Nakamura I. “Deposición selectiva d'un clúster de gadolini(III) en una obertura d'orifici d'un nanohorno de carbono de paret simple”. Proceedings of the National Academy of Sciences, USA 101 (23): 8527-30. doi:. PMID 15163794. Bibcode: 2004PNAS..101.8527H.
- ↑ Holleman, Arnold Frederik; Wiberg, Egon (2001), Wiberg, Nils (ed.), Inorganic Chemistry, translated by Eagleson, Mary; Brewer, William, Sant Diego/Berlin: Academic Press/De Gruyter, ISBN 0-12-352651-5
- ↑ Mark Winter. «Chemical reactions of Gadolinium». The University of Sheffield and WebElements.
- ↑ Cotton (2007). Advanced inorganic chemistry, 6th edició, Wiley-Índia, p. 1128. ISBN 978-81-265-1338-3.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Gadolinio» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.