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钆   64Gd
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外觀
银白色
概況
名稱·符號·序數钆(gadolinium)·Gd·64
元素類別镧系元素
·週期·不適用 ·6·f
標準原子質量157.25(3)
电子排布[Xe] 4f7 5d1 6s2
2, 8, 18, 25, 9, 2
钆的电子層(2, 8, 18, 25, 9, 2)
歷史
發現让-夏尔·加利萨·德马里尼亚(1880年)
分離保罗·埃米尔·勒科克·德布瓦博德兰(1886年)
物理性質
物態固体
密度(接近室温
7.90 g·cm−3
熔点時液體密度7.4 g·cm−3
熔点1585 K,1312 °C,2394 °F
沸點3273 K,3000 °C,5432 °F
熔化热10.05 kJ·mol−1
汽化热301.3 kJ·mol−1
比熱容37.03 J·mol−1·K−1
蒸氣壓(calculated)
壓/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k
溫/K 1836 2028 2267 2573 2976 3535
原子性質
氧化态1, 2, 3
((a mildly basic oxide))
电负性1.20(鲍林标度)
电离能第一:593.4 kJ·mol−1

第二:1170 kJ·mol−1

第三:1990 kJ·mol−1
原子半径180 pm
共价半径196±6 pm
雜項
晶体结构六方密堆积
磁序铁磁性-顺磁性,transition at 293.4 K
电阻率α, poly: 1.310 µΩ·m
熱導率10.6 W·m−1·K−1
热膨胀系数α poly: 9.4 µm/(m·K)
聲速(細棒)(20 °C)2680 m·s−1
杨氏模量α form: 54.8 GPa
剪切模量α form: 21.8 GPa
体积模量α form: 37.9 GPa
泊松比α form: 0.259
維氏硬度510–950 MPa
CAS号7440-54-2
最穩定同位素
主条目:钆的同位素
同位素 丰度 半衰期 (t1/2) 衰變
方式 能量MeV 產物
152Gd 0.20% 1.08×1014 y α 2.205 148Sm
154Gd 2.18% 穩定,帶90個中子
155Gd 14.80% 穩定,帶91個中子
156Gd 20.47% 穩定,帶92個中子
157Gd 15.65% 穩定,帶93個中子
158Gd 24.84% 穩定,帶94個中子
160Gd 21.86% >1.3×1021 y ββ 1.729 160Dy

拼音注音ㄍㄚˊ粤拼gaa1;英語:Gadolinium;舊譯),是一種化學元素,其化學符號Gd原子序數为64,原子量157.25 u,属于镧系元素,也是稀土元素之一[2]。钆具有铁磁性居里點約在室溫(19℃,66℉),即將一塊釓放入冰水中冷卻會吸附磁鐵,但回溫後釓會脫離磁鐵掉落。

钆在干燥的空气中,比其它稀土元素稳定。钆会与水有缓和的反应,并会溶於稀中。

性质[编辑]

化学性质[编辑]

钆可以和大多数的元素直接化合,形成Gd(III)的化合物。如加热或高温时可以和氮气反应,形成二元化合物。[3]

和其它稀土元素不同的是,金属钆在干燥空气中是相对稳定的。但它可以在潮湿空气迅速失去光泽,形成一层易脱落的氧化钆薄膜。当其脱落时,氧化向内部进行。

4 Gd + 3 O2 → 2 Gd2O3

粉末状钆在1200℃时快速氧化为Gd2O3 ,在1800℃下升华形成GdO薄膜。

钆是一种强还原剂,可以将一些金属氧化物还原至金属形态。钆电正性强,可以和冷水缓慢反应、和热水迅速反应,生成氢氧化钆

2 Gd + 6 H2O → 2 Gd(OH)3 + 3 H2

钆能够迅速地和稀硫酸反应,生成无色的[Gd(H2O)9]3+水合离子:[4]

2 Gd + 3 H2SO4 + 18 H2O → 2 [Gd(H2O)9]3+ + 3 SO2−
4
+ 3 H2

钆和卤素在约200°C反应,生成三卤化钆:

2 Gd + 3 X2 → 2 GdX3

化合物[编辑]

在钆的大多数化合物中,其氧化态为+3。所有三卤化钆都是已知的,它们都是白色固体(三碘化钆例外,为黄色)。常见的钆盐除了三氯化钆之外,还有硫酸钆硝酸钆,它们可由相应的稀酸溶解金属或其氧化物得到。

Gd3+正如其它镧系元素离子一样,可以形成配合物,并有着高配位数。例如在络合剂DOTA的存在下,形成八齿配位的化合物。含[Gd(DOTA)]的盐在核磁共振成像中有着应用。一系列类似的齿合化合物也被研发出来了,例如叫“Gadodiamide”的化合物。

低价态的钆化合物也是已知的,特别是在固态中。卤化钆(II)可由三卤化钆和钆金属在制容器中加热得到。Gd2Cl3和GdCl可以在更高温度(800 °C)还原得到。一氯化钆是有着类似层状石墨结构的片状固体。[5]

用途[编辑]

釓化合物具有高度的順磁性(paramagnetic),可作核磁共振成像顯影劑。釓對磁共振造影機的磁場有強烈反應,以钆喷酸二甲葡胺英语Gadopentetate dimeglumine藥劑形式注入血管中磁共振造影會清楚顯示血液流向,精確定位內出血的位置,並由3D視覺影像觀察血液自血管何處滲出,或觀察血液何處變窄或停止,確定血管阻塞或閉鎖的部位。[6]

安全性[编辑]

钆离子往往被被报导具有高毒性,但是用作MRI造影剂的螯合物被认为有足够的安全性,并被广泛使用。钆离子在动物的毒性表现为其对钙离子通道相关的生理过程的干扰。钆离子的半数致死剂量(LD50)约为100-200mg/kg,低剂量暴露则无慢性毒性。对啮齿类动物的毒性研究表明螯合钆(实际上溶解度更高)安全性至少为离子状态的100倍(即增加100倍剂量的Gd-螯合物相当于自由离子的毒性)

研究表明,对于正在进行透析的肾功能不全或严重肾功能衰竭患者可以使用,但是也存在风险:一种罕见的严重副作用,称为肾源性系统性纤维化(NSF)或肾纤维化皮肤病,已被证明与四个含钆磁共振成像造影剂有关。该病类似于硬化性粘液水肿和某些硬皮症。症状可能在被注射造影剂后持续数月。在美国目前的指导方针是透析患者应只接受钆剂,必要时并考虑进行碘造影剂增强CT。在增强MRI上,必须进行透析。

参考文献[编辑]

  1. ^ Standard Atomic Weights 2013. Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights
  2. ^ 无机化学(第二版)下册.高等教育出版社.庞锡涛 主编.1-2 镧系元素的存在、制备、性质及用途. P446. ISBN 978-7-04-005387-6
  3. ^ Holleman, A. F.; Wiberg, E. (2001), Inorganic Chemistry, San Diego: Academic Press, ISBN 0-12-352651-5
  4. ^ Chemical reactions of Gadolinium. Webelements. [2009-06-06]. 
  5. ^ Cotton. Advanced inorganic chemistry 6th. Wiley-India. 2007: 1128. ISBN 81-265-1338-1. 
  6. ^ 看得到的化學,Theodore Gray著,大是文化 ISBN 978-986652667-1

外部連結[编辑]