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7440-54-2 / 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)。

钆的主要应用

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)