Гадолиний (Gd) Gadolinium

Гадолиний (Gd) Gadolinium

Открытие Гадолиния

После того, как в одном из городов Финляндии, в 1794 году, профессор химии университета Або Гадолин изучал редкоземельный металл Иттербий, он открыл ещё одну неизвестную землю, которая входила в состав Иттербия. Эта земля была названа Дидимий. Спустя много лет, только в 1879 известный химик Мариньяк выделил из этого Дидимия ещё один редкоземельный металл. Данный металл был назван в честь университета, в котором впервые это металл был открыт, именно поэтому новый редкоземельный металл был назван Гадолинием. Ещё несколько лет понадобилось учёным для того, чтобы вывести совершенно чистый металл Гадолинием, это произошло в 1896 году.

На сегодняшний день, стоимость данного редкоземельного металла составляет порядка 130 долларов США за один килограмм. Высокая стоимость данного материала обуславливается сложностью его добычи и синтеза.

Гадолиний

Химические свойства Гадолиния

Гадолиний, как и все редкоземельные металлы входят в специальную 17 группу таблицы Менделеева. Это означает то, что у большинства этих элементов фактически совпадают химические и физические свойства. Гадолиний также, как и все редкоземельные металлы обладает окислившейся плёнкой, которая покрывает поверхность данного металла при соприкосновении с частицами кислорода. Однако скорость окисления на воздухе достаточно быстрая, и значительно превышает скорость окисления других элементов. При внешнем окислении металла, его внутренняя кристаллическая решётка и структура не разрушается, и всегда остаётся целостной.

Gadolinium свойства

Все существующие природные изотопы данного материала стабильные. Синтезированные искусственным путём изотопы данного элемента весьма радиоактивны, хотя сам элемент не обладает такой особенностью. Данный материал отлично реагирует и совмещается с различными металлами, эта особенность помогает ему быть весьма востребованным в чёрной металлургии. Основной особенностью данного металла является его высокое электрическое сопротивление. Если говорить по-простому, Гадолиний совершенно не проводит через себя ток. Также данный элемент достаточно хорошо намагничивается, но делает это только при температуре ниже 17 градусов Цельсия.

Физические свойства элемента

Данный материал обладает множеством интересных и полезных свойств и преимуществ, которые находят своё применения в чёрной металлургии, ядерной промышленности и не только. Гадолиний обладает достаточно значительной температурой плавления, которая составляет порядка 1320 градусов Цельсия. При этом, температура его внутреннего кипения превышает 3500 градусов Цельсия. Этот материал, как и большинство редкоземельных металлов, обладает достаточно высокой гибкостью тягучестью. Исходя из того, что плотность этого материала всего 7,87 грамм на 1 сантиметр кубический, он обладает высокой способностью к физической и машинной обработке.

Образец гадолиния

Гадолиний содержится всего в некоторых элементов в малых пропорциях. Элементы, в которые входит Гадолиний:

  • Эвдиалит – 2,5%;
  • Апатит – 1,8%;
  • Хибинский Апатит – 1,7%;
  • Томтор – 1,6%;
  • Лопарит – 0,6%.

Также данный элемент содержится в земной коре, но в очень маленьких пропорциях.

Из-за своих физических и химических свойств, достаточно часто Гадолиний используют в тяжёлой промышленности, энергетики и даже ядерной промышленности. Окиси данного вещества используются также в некоторой современной вычислительной технике. Например, один из окисей Гадолиния используется при производстве суперкомпьютеров.

Добыча Гадолиния

Как уже упоминалось выше, данный материал достаточно редкий, и в природе в чистом виде не существует. Его добычей занимаются в основном на специализированных заводах и в лабораториях. Добывается данный материал исключительно из 6-ти других элементов, частью которых он является. Процесс его добычи достаточно долгий и трудоёмкий, по всему миру существует всего несколько заводов по добыче и переработке данного материала в чистом виде. Можно привести простой пример, основным поставщиком всех редкоземельных металлов. В том числе и Гадолиния является Китай, на его территории производится порядка 85% всех мировых запасов редкоземельных металлов. Остальные доли распределили между собой Индия, которая стоит на втором месте, Россия и США. 

Природный гадолиний

Искусственный синтез Гадолиния

Основной объём мирового запаса Гадолиния производится искусственным синтезом в специализированных лабораториях нескольких стран. В основе производства чистого Гадолиния лежит принцип искусственного обогащения и восстановления хлорида гадолиния или фторида. В данной реакции используется специальная смесь кальция. Этот процесс занимает достаточно много трудовых, финансовых и самое главное, временных ресурсов. Сложностью его химического синтеза и обуславливается высокая цена. Что касаемо получения металлического Гадолиния, здесь процесс ещё более сложный. В его основе лежит принцип распада и кристаллизации РЗМ на необходимые фракции. Эти фракции обрабатываются окисью кальция, в ходе обработки и получается металлический Гадолиний.

Самым крупным производителем искусственного Гадолиния является по-прежнему Китай, своё второе место уже долгие годы сохраняет Индия. Всего в мире производится порядка 220 тысяч тонн данного элемента в год. Из этой суммы только Китай производит порядка 160 тысяч тонн Гадолиния в год.