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钆   64Gd
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外观
银白色
概况
名称·符号·序数钆(gadolinium)·Gd·64
元素类别镧系元素
·周期·不适用 ·6·f
标准原子质量157.25(3)
电子排布[Xe] 4f7 5d1 6s2
2, 8, 18, 25, 9, 2
钆的电子层(2, 8, 18, 25, 9, 2)
历史
发现让-夏尔·加利萨·德马里尼亚(1880年)
分离保罗·埃米尔·勒科克·德布瓦博德兰(1886年)
物理性质
物态固体
密度(接近室温
7.90 g·cm−3
熔点时液体密度7.4 g·cm−3
熔点1585 K,1312 °C,2394 °F
沸点3273 K,3000 °C,5432 °F
熔化热10.05 kJ·mol−1
汽化热301.3 kJ·mol−1
比热容37.03 J·mol−1·K−1
蒸气压(calculated)
压/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k
温/K 1836 2028 2267 2573 2976 3535
原子性质
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
杂项
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
热导率10.6 W·m−1·K−1
热膨胀系数α poly: 9.4 µm/(m·K)
声速(细棒)(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
维氏硬度510–950 MPa
CAS号7440-54-2
最稳定同位素
主条目:钆的同位素
同位素 丰度 半衰期 (t1/2) 衰变
方式 能量MeV 产物
152Gd 0.20% 1.08×1014 y α 2.205 148Sm
154Gd 2.18% 稳定,带90个中子
155Gd 14.80% 稳定,带91个中子
156Gd 20.47% 稳定,带92个中子
157Gd 15.65% 稳定,带93个中子
158Gd 24.84% 稳定,带94个中子
160Gd 21.86% >1.3×1021 y ββ 1.729 160Dy

拼音注音ㄍㄚˊ粤拼gaa1;英语:Gadolinium;旧译),是一种化学元素,其化学符号Gd原子序数为64,原子量157.25 u,属于镧系元素,也是稀土元素之一。钆具有铁磁性居里点约在室温(19℃,66℉),即将一块钆放入冰水中冷却会吸附磁铁,但回温后钆会脱离磁铁掉落。

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,并会溶于稀中。

性质

化学性质

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。

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:

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

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。

用途

钆化合物具有高度的顺磁性(paramagnetic),可作核磁共振成像显影剂。钆对磁共振造影机的磁场有强烈反应,以钆喷酸二甲葡胺英语Gadopentetate dimeglumine药剂形式注入血管中磁共振造影会清楚显示血液流向,精确定位内出血的位置,并由3D视觉影像观察血液自血管何处渗出,或观察血液何处变窄或停止,确定血管阻塞或闭锁的部位。

安全性

外部链接


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