גדוליניום

גדוליניום (Gd, מספר אטומי 64) שייך לסדרת היסודות הלנתנידים. לנתנידים אלו קוראים גם "יסודות נדירים", כי הם מפוזרים בדלילות והפקתם יקרה.

זהו מתכת לבנה-כסופה, רקיעה וניתנת לחישול, עם ברק מתכתי. במצב יציב בחדר המבנה הגבישי שלו הקסגונלי. בטמפרטורות גבוהות יותר (מעל 1235 °C) המבנה משתנה לקובי ממורכז גוף (בפאזה β).

גדוליניום עמיד באוויר יבש יחסית, אך מתחמצן במהירות כנוכח לחות ויוצר תחמוצת (Gd2O3).

הוא הופך מוליך-על מתחת ל־1.083 קלווין; זאת אומרת שהוא מייצר התנגדות אפס לזרם חשמלי בטמפרטורות אלה. מבחינה מגנטית, עד כ־20 °C הוא פרומגנטי (היסוד הופך למגנטי עם יישור הדומיינים, כלומר כמו מגנט קטן), ומעל לכך הוא פאראמגנטי (נמשך לשדה מגנטי חלש).

בגדוליניום מתרחש אפקט מגנטו-קלורי, שינוי בשדה המגנטי משנה גם את הטמפרטורה של החומר.

בננוטכנולוגיה הצליחו להכניס אטומי גדוליניום לתוך מולקולות פולרן (C60) ובננו-צינוריות פחמן, מה שמראה אפשרויות לשליטה באטומים בודדים.

האיזוטופ Gd-157 בעל שטח החתך הגבוה ביותר לפיזור נייטרונים מבין האיזוטופים היציבים, והוא יוצא דופן בהקשר זה.

אין לגדוליניום שימוש בתעשייה רחבה אחת, אבל יש לו מספר יישומים מיוחדים וספציפיים.

הגילוי נעשה ב־1880 בספקטרוסקופיה על תערובת שנקראה דידמיום על ידי ז'אן שארל גאליסר. השם ניתן לכבוד הכימאי והגאולוג יוהאן גדולין. תחמוצת גדולה הובדלה ב־1886, וטוהר גדוליניום הושג רק בשנים האחרונות.

גדוליניום לא נמצא בטבע בצורתו החופשית. הוא מופיע במינרלים כגון גדוליניט, מונזיט ובסטנסיט. הפקת המתכת נעשית בין השאר על ידי הפחתת GdF3 בסידן:

2GdF3 + 3Ca → 2Gd + 3CaF2

יש גם טכניקות אחרות לבידוד, כמו חילוף יונים.

תרכובות גדוליניום רעילותן נמוכה, אך מנגנוני הרעילות אינם מובנים במלואם. אין לו תפקיד ביולוגי ידוע, אך הוא יכול להאיץ מטבוליזם בחלק מהמקרים.

גדוליניום הוא יסוד כימי. הסימול שלו הוא Gd.

זוהי מתכת צבעה כסוף. היא רכה יחסית וניתנת לכיפוף.

בטמפרטורת החדר יש לה צורה גבישית מסוימת.

המתכת מתחמצנת כאשר יש לחות ויוצרת אבקה לבנה.

בטמפרטורות מאוד נמוכות היא מוליכה-על. זאת אומרת, החשמל עובר דרכה בלי התנגדות.

היא גם מגנטית בטמפרטורת החדר עד כ־20 מעלות צלזיוס. פרומגנטי פירושו שהיא מתנהגת כמו מגנט קטן.

מדענים דיברו עם אטומים של גדוליניום בתוך כדורי פחמן קטנים ובצינוריות פחמן. זה חשוב לננוטכנולוגיה. ננוטכנולוגיה היא עבודה עם חלקיקים קטנים מאוד.

איזוטופ בשם Gd-157 יודע לעצור הרבה נייטרונים. נייטרון הוא חלקיק זעיר בתוך אטום.

אין לו שימוש אחד גדול. משתמשים בו בדברים מיוחדים.

גדוליניום התגלה ב־1880. השם מגיע מהכימאי יוהאן גדולין.

הוא לא מופיע בטבע טהור. נמצא אותו במינרלים כמו גדוליניט ומונזיט.

הפיקוח נעשה בכימיה מסוימת שמפחיתה תרכובות שלו במתכת.

תרכובות גדוליניום אינן מאוד רעילות. הוא אינו נחוץ לגוף האדם, אבל יכול לשנות מעט את חילוף החומרים.