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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)
電子排布

[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
熔點時液體密度 7.4 g·cm−3
熔點 1585 K,1312 °C,2394 °F
沸點 3273 K,3000 °C,5432 °F
熔化熱 10.05 kJ·mol−1
汽化熱 301.3 kJ·mol−1
比熱容 37.03 J·mol−1·K−1

蒸汽壓(calculated)

壓/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k
溫/K 1836 2028 2267 2573 2976 3535
原子性質
氧化態 1, 2, 3
((a mildly basic oxide))
電負性 1.20(鲍林标度)
電離能

第一:593.4 kJ·mol−1
第二:1170 kJ·mol−1

第三:1990 kJ·mol−1
原子半徑 180 pm
共價半徑 196±6 pm
雜項
晶體結構

六方密堆积

钆具有六方密堆积晶體結構
磁序 铁磁性-顺磁性,transition at 293.4 K
電阻率 α, poly: 1.310 µΩ·m
熱導率 10.6 W·m−1·K−1
膨脹係數 α poly: 9.4 µm/(m·K)
聲速(細棒) (20 °C)2680 m·s−1
楊氏模量 α form: 54.8 GPa
剪切模量 α form: 21.8 GPa
體積模量 α form: 37.9 GPa
泊松比 α form: 0.259
維氏硬度 510–950 MPa
CAS號 7440-54-2
最穩定同位素

主条目:钆的同位素

同位素 豐度 半衰期 方式 能量MeV 產物
152Gd 0.20% 1.08×1014 y α 2.205 148Sm
154Gd 2.18% 穩定,带90个中子
155Gd 14.80% 穩定,带91个中子
156Gd 20.47% 穩定,带92个中子
157Gd 15.65% 穩定,带93个中子
158Gd 24.84% 穩定,带94个中子
160Gd 21.86% >1.3×1021 y ββ 1.729 160Dy
Decay modes in parentheses are predicted, but have not yet been observed

(舊譯)符号Gd元素之一,原子序64,属于镧系元素,也是稀土元素之一[1]。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。[2]

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

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:[3]

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。[4]

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。[5]

安全性[编辑]

参考资料[编辑]

  1. ^ 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
  2. ^ Holleman, A. F.; Wiberg, E. (2001), Inorganic Chemistry, San Diego: Academic Press, ISBN 0-12-352651-5
  3. ^ Chemical reactions of Gadolinium. Webelements. [2009-06-06]. 
  4. ^ Cotton. Advanced inorganic chemistry 6th. Wiley-India. 2007: 1128. ISBN 81-265-1338-1. 
  5. ^ 看得到的化學,Theodore Gray著,大是文化 ISBN 978-986652667-1