钆的性质与工业应用

发布日期:2024/3/12 9:40:52

钆，英文名为Gadolinium，常温常压下为银白色块状固体，具有较高的化学反应活性，它可与潮湿空气迅速发生化学反应从而导致其失去光泽，形成一层易脱落的氧化钆薄膜。钆是一种镧系元素，它也是稀土元素之一，其元素名来源于研究镧系元素有卓越贡献的芬兰科学家加多林，主要用作原子工业生产中的基础金属原料和有色合金添加剂，在核原子加工领域有一定的应用。

钆的性状图

图1 钆的性状图

理化性质

钆具有较高的化学反应活性，它可与空气，水和卤化合物发生化学反应得到相应的高价态的钆衍生物。该物质具有易燃，超导性能良好和较好的延展性等特性，在核工业和微波技术方面有重要用途。它在干燥空气中比较稳定，在湿空气中失去光泽；钆有最高的热中子俘获面，可用作反应堆控制材料和防护材料。用钆盐经磁化制冷可获得接近绝对零度的超低温。钆的水溶性顺磁络合物在医疗上可提高人体的核磁共振（NMR）成像信号，该物质的硫氧化物可用作特殊亮度的示波管和X射线荧光屏的基质栅网。[1]

工业应用

钆的重要性质是7个轨道上每个轨道有一个电子，是稀土元素中最大数的不成对电子。依存这个不成对电子的磁力矩最大，可以期待这个特性能够被有效利用。1880年瑞士的马里尼亚克分离出钆，1886年法国化学家布瓦博德朗制出纯净的钆并命名。该物质在地壳中的含量为0.000636%，主要存在于独居石和氟碳铈矿中。钆在医疗、工业、核能等领域广泛应用。该物质常用作原子反应堆中吸收中子的材料。钆也可用于微波技术、彩色电视机的荧光粉，氧化钆与镧一起使用有助于玻璃化区域的变化和提高玻璃的热稳定性。氧化钆还可用于制造电容器、X射线增感屏。在世界上正在努力开发钆及其合金在磁致冷方面的应用，现已取得突破性进展，室温下采用超导磁体、金属钆或其合金为致冷介质的磁冰箱已经问世。[1]

医疗领域

在医疗应用方面，钆-二乙烯二胺五醋酸（DTPA）的络合物，正好可以像X射线造影剂钡那样，作为MRI（磁共振成像诊断）的画面浓淡的调节剂来使用。也就是利用钆周围的水受到钆原子核磁场力矩的影响，显示出和没有受到影响的水性质不同这一点，使用对照画面，有利于病情的诊断。[2]

工业领域

已经为人所熟知的被称为磁冷冻的工业技术，就是将受到磁场作用变为磁铁时发热，撤掉磁场磁性消失时吸热的性质用于冷却的利用。可以制造小型高效的制冷器。在磁泡记忆装置中，使用钆-钾-石榴石作为媒体物质。磁泡记忆就是在物质的垂直方向上加上磁场，使其变成了圆筒状的磁场，把磁场加强，不久就产生这个磁场消失的现象。利用磁泡记忆装置可以存储信息，一般被用于信息收藏。钆的其他用途是与铽和镝一样用于光纤、光盘。光磁记录是用光来代替磁读取磁化处和未被磁化处，具有高密度，可改写记录的特征。