钆的主要应用

背景及概述^[1]

钆是一种化学元素，化学符号Gd，原子序数64，原子量157.25，属周期系ⅢB族，为镧系元素之一。1880年瑞士的J.C.G.de马里尼亚克从萨马尔斯克矿石中分离出一种新元素，称为"Y"，1886年法国的P.-É.L.de布瓦博德朗制出纯净状态的钆，并命名为gadolinium，以纪念研究镧系元素有卓越贡献的芬兰科学家J.加多林。钆在地壳中的含量为6.36×10^-4％；主要存在于独居石和氟碳铈矿中，在核裂变产物(见裂变化学)中也含钆。钆在自然界中有七种同位素：钆152、钆154、钆155、钆156、钆157、钆158和钆160，其中以钆158含量最高。

物理性质[1]

钆为银白色金属，有延展性，熔点1313°C，沸点3266°C，相对密度7.9004。钆在室温下有铁磁性，在接近绝对零度时有超导性。钆有两种晶体结构：α钆六方密堆积(室温～1260°C)；β钆体心立方(＞1260°C)。

化学性质[1]

钆的电子构型为(Xe)4f75d16s2，氧化态为+3。钆在干燥空气中较稳定，在湿空气中失去光泽，形成一层松散的氧化物膜，脱落后则进一步被氧化。钆能与水缓慢反应。三氧化二钆为无色无定形粉末，溶于酸形成相应的盐，如卤化钆、硝酸钆和硫酸钆等。Gd3+离子在光谱的紫外区有明显的吸收带，可用于光谱定量分析。

制法[1]

工业上用有机溶剂萃取法和离子交换法分离和提纯钆。金属钆可用钙热还原无水氯化钆或氟化钆来制取。

应用[1]

钆具有最高的热中子俘获截面，可用作反应堆控制材料和防止核辐射的结构材料。钆还可做新型磁性材料钇铁石榴石和钇铝石榴石的添加剂。用钆盐经磁化致冷的方法，可获得接近绝对零度(0.002K)的超低温。钆的化合物可做荧光粉的基质材料，用于制造X射线增感屏和投影电视装置等。

主要参考资料

[1]中国大百科全书（化学卷）