O que é o elemento gadolínio - 230112
O que é o elemento gadolínio
e seus cristais tem aplicações em microondas.
Foi descoberto em 1880 por Galissard de Marignac.
Európio - Gadolínio - Térbio
Nome, símbolo, número Gadolínio, Gd, 64
Classe , série química Metal , transição interna ( Lantanídio )
Grupo , periodo, bloco _ , 6 , f
Densidade, dureza 7901 kg/m3, sem dado
Cor e aparência Branco prateado
Massa atómica 157,25(3) u
Raio médio† 188 pm
Raio atómico calculado 233 pm
Configuração electrónica Xe6s²5d¹4f7
Estado de oxidação (óxido) 3 (levemente básico)
Estado da matéria Sólido (ferromagnético)
Ponto de fusão 1586 K (1313 °C)
Ponto de ebulição 3546 K (3273 °C)
Entalpía de vaporização 359,4 kJ/mol
Entalpía de fusão 10,05 kJ/mol
Pressão de vapor 24400 Pa a 1585 K
Velocidade do som 2680 m/s a 293,15 K
Eletronegatividade 1,20 (Pauling)
Calor específico 230 J/(kg·K)
Condutividade elétrica 0,736 · 106 m-1·Ω-1
Condutividade térmica 10,6 W/(m·K)
1º Potencial de ionização 593,4 kJ/mol
3º Potencial de ionização 1990 kJ/mol
4º Potencial de ionização 4250 kJ/mol
152Gd 0.20% 1,08 x 1014 anos α 2.205 148Sm
154Gd 2,18% 154Gd é estável com 90 neutrons
155Gd 14,80% 155Gd é estável com 91 neutrons
156Gd 20,47% 156Gd é estável com 92 neutrons
157Gd 15,65% 157Gd é estável com 93 neutrons
158Gd 24,84% 158Gd é estável com 94 neutrons
160Gd 21,86% 1,3 x 1021 a β-β- sem dados 160Dy
O gadolínio é uma terra rara, branco prateado, maleável, dúctil com um brilho metálico. Se cristaliza na forma hexagonal que é a forma alfa, na temperatura ambiente. Quando aquecido a 1508 K transforma-se na sua forma beta, que é uma estrutura cristalina cúbica de corpo centrado.
Ao contrário dos demais elementos terras raras, o gadolínio é relativamente estável no ar seco, porém perde o brilho rapidamente no ar úmido formando um óxido que adere frouxamente a superfície que, se for retirado, expõem a superfície a uma oxidação adicional. O gadolínio reage lentamente com a água e é solúvel em ácido diluido.
O gadolínio tem a mais elevada secção de captura de neutrons térmicos conhecido entre os elementos, 49,000 barns, porém tem uma rápida taxa de perda de efetividade , limitando sua utilidade como barras de controle em centrais de fissão nuclear.
O gadolínio torna-se superconductor abaixo de uma temperature crítica de 1,083 K. É fortemente magnético em temperatura ambiente, pelo fato de ser o único metal a apresentar propriedades ferromagnéticas , a exceção dos metais de transição do período 4 da tabela periódica.
Cristais de gadolínio e ítrio tem aplicações em microondas.
Compostos de gadolínio são usados para a produção de fosfório, ativador de cor em tubos de TV coloridas.
Soluções de compostos de gadolínio são usados como contrastes intravenosos para realçar imagens em ressonância magnética.
O gadolínio é usado para a manufatura de compact discs ( CD's ) e memórias de computador.
É usados como componente de materiais para a fabricação de telescópios a lasers.
O gadolínio possui propriedades metalúrgicas incomuns. Em quantidades pequenas, próximas de 1% , adicionado a ligas de ferro , crômio ou outras, melhora a facilidade de trabalho com estas ligas e aumenta a resistência a corrosão e as elevadas temperaturas.
Em 1880, o químico suiço Jean Charles Galissard de Marignac observou linhas espectroscópicas ,devido a presença do gadolínio, em amostras de didímio e gadolinita.
O químico francês Paul Émile Lecoq de Boisbaudran , em 1886 , trabalhando independentemente de Marignac, separou o gadolínio da Ytria ( óxido de gadolínio ) , componente do mineral Ytterbia, identificado, em 1845, por Mosander. O elemento só foi isolado na forma pura, pela primeira vez, recentemente.
O gadolínio, como o mineral gadolinita, foi nomeado em homenagem ao químico e geólogo finlandês Johan Gadolin.
O gadolínio nunca é encontrado livre na natureza, porém compõem diversos minerais como a gadolinita, monazita e bastnasita. É preparado, atualmente, por técnicas como troca iônica e extração de solvente, ou por redução de seu fluoreto anidro com cálcio metálico.
Os compostos do gadolínio principais são:
Fluoretos: GdF3
Cloretos: GdCl3
Brometos: GBr3
Iodetos: GdI3
Óxidos: Gd2O3
Sulfetos: Gd2S3
Nitretos: GdN
O gadolínio natural é composto por 5 isótopos estáveis: 154Gd, 155Gd, 156Gd, 157Gd e 158Gd, e 2 radioisótopos , 152Gd e 160Gd, sendo o 158Gd o mais abundante (abundância natural de 24,84%).
30 radioisótopos tem sido caracterizados, sendo os mais estáveis o 160-Gd com uma meia-vida de 1,3 · 1021 anos, o 152Gd com uma meia-vida de 1,08 · 1014 anos e o 150Gd com uma meia-vida de 1,79 · 106 anos. Todos os demais isótopos radioativos apresentam meias-vidas abaixo de 74.7 anos, e a maioria destes com meias-vidas abaixo de 24,6 segundos. Este elemento tem 4 metaestáveis, sendo os mais estáveis o 143mGd ( t½ 110 segundos ), o 145mGd ( t½ 85 segundos) e o 141mGd ( t½ 24,5 ).
O primeiro modo de decaimento antes do isótopo mais estável, 158Gd, é a captura eletrônica, e o primeiro modo após é a emissão beta menos. Os primeiros produtos de decaimento antes do 158Gd são os isótopos do elemento Eu (Európio) e os primeiros produtos após são os isótopos do elemento Tb (térbio).
O gadolínio não apresenta nenhum papel biológico conhecido, entretanto relata-se que é um estimulante do metabolismo. Em animais aquáticos provoca danos nas membranas celulares.
Como os demais lantanídios, os compostos do gadolínio apresentam toxicidade de baixa a moderada, embora sua toxicidade não fosse investigada em detalhe.