гадолиний метал

На «крок» вперед европия. Мова про гадолінієм. Цей метал відрізняється від 63-го елемента всього одним електроном. Він додатковий. Тому, в таблиці Менделєєва гадолиний варто після европия.

Відкрито герой статті теж після нього. Почалося все з вивчення мінералу самарскит. У 1794-му назви у каменю ще не було. Спочатку, в мінералі знайшли берилій. потім - тербий і ербій.

Після, вчені виділили з каменю самарій і, в підсумку, гадоліній. Елемент відкрили в 1880-му. Тобто, між виявленням поблизу Стокгольма самарскита і знахідкою в ньому 64-го металу пройшло майже 9 десятиліть. Не дарма чи працювали, чи знайшов гадолиний практичне застосування? Про це, і не тільки, далі.

Хімічні та фізичні властивості гадолінію

Гадолиний відноситься до рідкоземельних металів. Вони входять в 17-ю групу таблиці Менделєєва. Всі елементи групи схожі зовні. Тому, ще не бачачи гадолінію, можна зрозуміти, що він сріблясто білий.

Є й загальні хімічні риси. Так, характерна ступінь окислення гадолінію, як і у інших елементів 17-ї групи, дорівнює + 3-му. Під ступенем окислення розуміють умовний заряд атома, число вільних електронів, готових вступити в реакцію з частинками інших речовин.

Речовина здатна буквально захоплювати їх. З цим, до речі, пов'язано унікальну властивість гадолінію. Серед всіх елементів таблиці Менделєєва у 64-го найбільший перетин захоплення теплових нейтронів.

Природні ізотопи гадолінію стабільні. Серед речовин 17-ї групи періодичної системи радіоактивний елемент всього один, і це не 64 Перший, а 61-ий прометий. Однак, штучно синтезовані ізотопи гадолінію можуть з ним «посперечатися».

У природі метал існує лише в 6-ти іпостасях. У лабораторіях «вивели» кілька десятків. У двох з них перетин захоплення близько до 70 000 барн. Навіть у самарію показник на 4 000 менше.

Два ізотопи гадолінію з найбільшою здатністю до захоплення теплових нейтронів, це Gd157 і Gd155. Однак, промисловці цінують і інші атоми 64-го елемента. Всі вони відмінно поєднуються з чорними металами.

Останні, не втрачають однорідності, навіть при 30-відсоткової домішки гадолінію. Оксид металу вводиться, або чиста речовина, неважливо. Виплавка залишається однорідною. Навіщо в ній гадолиний, розповімо в розділі «Застосування». Поки ж, продовжимо вивчати властивості матеріалу.

Отже, 64 ий елемент схильний до окислення, але з працею. Славиться метал і питомим електричним опором. Інакше кажучи, гадоліній не проводить струм, причому, в будь-яких умовах. Хвалять, так само, теплоємність 64-го речовини.

При кімнатній температурі вона на 20% більше, ніж у церію і лантану. Що ж стосується магнітних властивостей гадолінію, вони наближають метал до заліза. нікелю і кобальту. Причому, два останніх герою статті поступаються.

Не складно здогадатися, що гадоліній - ферромагнітік, тобто, намагничивается поза полем. Мінус в тому, що процес протікає лише до 17-ти градусів. Для порівняння, той же нікель зберігає феромагнітні властивості до 40-ка за шкалою Цельсія.

Говорилося про суміщення гадолінію з чорними металами. Але, 64 ий елемент відмінно поєднується і з іншими речовинами. Так, саме герой статті служить лигатурой до титану, підвищуючи його плинність і міцність.

У шихту додають, як солі гадолінію. так і чистий метал. Якщо ж взяти конкурентів, наприклад, церій, він розчиниться в основі в 40 разів гірше. Ось чому промисловці ганяються за рідкісним гадолинием, ігноруючи більш поширені елементи.

Додають гадолиний і в стали. Лігатура розкислює їх, тобто, нейтралізує розчинений в розплаві кисень. Газ робить сплав пористим, погіршує механічні властивості стали.

Прігождается герой статті і в атомних реакторах. Там з гадолінію складаються стрижні. Найчастіше, вони містять ще й сталь. Вона здешевлює деталі, мало впливаючи на здатність захоплювати нейтрони. У будь-якому випадку, стрижні з гадолінію ефективніше, ніж класичні з кадмію. Останні, ловлять нейтронів в 18 разів менше.

В атомних реакторах, так само, зустрічається нітрат гадолінію. Він потрібен для рідинного регулювання реактивності установок. Через 5 годин добавки в воду 64-го речовини, рівень водню в реакторі збільшується в 18 разів, перекису в 15, а кисню - в 7. Для таких результатів достатньо розчину гадолінію концентрацією 10-3 моль на літр.

Ще одна сфера застосування 64-го речовини - холодильна. У ній потрібен сірчанокислий гадолиний. Він є парамагнетиком. Це означає, потрапляючи в поле, матеріал намагнічується в його напрямку.

Тому, якщо сіль гадолінію виявляється в теплоизолированном приміщенні, в атмосфері інертних газів і магнітного поля, вона нагрівається. Заодно, суміш нагріває газ.

Залишається відкачати його, прибрати магнітне поле. У цьому випадку сіль охолоне. Температура буде нижча за початкову. Повторення циклу дозволяє досягти абсолютного нуля.

Знайти 64-ий елемент можна і в швидкісних комп'ютерах. У них присутня окис гадолінію. Її додають в залізо ітрієві ферити. виключають спотворення сигналу.

Сигнал не можна спотворювати і роблячи МРТ серця. З гадолинием знімки виходять максимально контрастними. Тому, 64 ий метал застосовують у всіх рентгенапаратах.

Так, в якості джерела випромінювання гадоліній допомагає виявити остеопороз, пухлини та інші недуги організму. Так само, створений ряд ліків на основі 64-го елемента. Препарати гадолінію. наприклад, блокують клітини Купфера. Це макрофаги печінки. Вони захоплюють бактерії, що недоречно при лікуванні ряду захворювань органу.

Найбільш вигідно виробництво 64-го елемента з відходів інших виробництв. Як правило, це безводні фториди. Їх відновлюють кальцієм. Це універсальний спосіб отримання всіх рідкоземельних металів.

Кальцій беруть металевий, в порошку. Суміш з фторидом поміщають в танталовий тигель і розпалює. Як атмосфери потрібен газ аргон. Запускається реакція, після якої залишається видалити шлак, залишивши чистий метал.

Купити гадолиний. вироблений відновленням фториду, варто лише при відповідності технічній умові за номером 48-4-210-72. Саме воно регламентує виготовлення матеріалу, у якого є кілька марок, наприклад, ГДМ-1, ГДМ-2 і ГДМ-3.

Ціна гадолінію залежить від форми випуску і чистоти металу. Якщо остання становить 99,9%, за кілограм злитків просять від 20 000 рублів. Відповідно, вираховується ціна гадолінію за грам.

Виходить 20 рулів. Дешевше коштують з'єднання металу. Так, кілограм оксиду гадолінію обходиться від 7 000 рублів. Зазвичай, це 7 900-8 000. Цінник вказано для роздробу. Оптовикам, звичайно, роблять знижки. Однак, оскільки гадолиний рідкоземельні, тобто, мало поширений, продавці скидають по мінімуму.

Цікаво, що ще пару десятиліть назад 64-ий елемент віддавали за безцінь, оскільки не знаходили йому застосування. У виданнях 20-го століття так і пишеться: - «Не має практичного застосування».

Як видно, наука не стоїть на місці, ситуація змінюється і, можливо, варто закупитися про запас. Експерти стверджують, що ціна на гадоліній буде лише зростати.