Gadolinij

Gadolinij je metal srebrnog bijelog izgleda i metalnog sjaja, koji pripada u skupinu elemenata "rijetkih zemalja" (lantanoidi) koji se kristalizira u šesterostrane, alfa oblike na sobnoj temperaturi, dok zagrijan na 1508K ili više prelazi u beta oblik koji ima kubičnu strukturu. Za razliku od ostalih elemenata rijetkih zemalja, gadolinij je realativno stabilan u sobnim uvijetima dok u vlažnijim uvijetima brzo tamni te stvara slabo vezani oksidni sloj koji se odvaja i otkriva površinu daljnjoj oksidaciji. Sporo reagira s vodom, a topljiv je u razrijeđenjim kiselinama. Metal se zapali na zraku ako se zagrije.

Gadolinij-157 najbolje apsorbira neutrone od svih elemenata, osim Ksenona-135, ali također vrlo brzo biva zasićen što mu umanjuje korisnost u ulozi materijala za kontrolu reakcije raspada u nuklearnim reaktorima.

Ukoliko se ohladi ispod kritične temperature od 1.083 Kelvina postaje supravodljiv. Na sobnoj temperaturi je paramagnetskih svojstava, a postaje feromagnetičan na nižim temperaturama. Također je magnetokaloričan, odnosno njegova temperatura poraste kada ulazi u magnetskog polje i opada kada izađe iz polja, ali njegova legura legura Gd₅(Si₂Ge₂) pokazuje znatno jači magnetokalorijski učinak.

[uredi] Primjena

Upotrebljava se u elektronici za proizvodnju mikrovalnih uređaja (kao gadolinij itrij), katodnih cijevi (fosforni sloj ekrana) te u proizvodnji CD-ova i čipova.

Neobična metalurška svojstva gadolinija pri barem 1% ovog elementa u slitini utječu na obradivost željeza, kroma i svojstva njihovih legura na visokim temperaturama, odnosno na podložnost okisdaciji.

Zbog jakog apsorbiranja neutrona koristi se u određenim nukleranim reaktorima u nuklearnim podmornicama jer u početku usporava reakciju dok kako gadolinij izgara, nakupljaju se drugi proizvodi nuklearnog raspada koji usporavaju reakciju pa time omogućavaju dulji rad jezgre. Također se koristi u reaktorima CANDU tipa kao sredstvo za sekundarno sredstvo za zaustavljanje reaktora u slučaju nužde.

Paramagnetska svojstva gadolinija se koriste u medicini gdje kelati s ovim elementom ubrzavajući relaksaciju protona mjenjaju prikaz u dijelovima tijela. Zvog veličine kelat nemože proći održanu barijeru između krvotoka i mozga i slučne prepreke pa je MR signal je pojačan u dijelovima tijela koji su bolje prokrvljeni ili gdje su takve membrane oštećene.

Također se koristi za detektore zračenja (RTG, X-zrake) zbog svoje sposbnosti otpuštanja fotona valne duljine od 540nm (zeleno svjetlo je od 520 do 570 nm) čime je s drugim elementima reijtkih zemalja bio korišten kako u radiološkim folijama tako i u polimerima na matricama današnjih scintilacijskih i drugih detektora ((Gd₂SiO₅, GSO; obično dopiran s 0.1-1% Ce) za PET, detektori neutrona, ...). Pretvaranje energije kroz fotoelektrični efekt ima učinak od do 20% što je posljedica dobre apsorpcije energije zračenja (RTG, X zrake) pri energiji od 50keV. Također zbog ostalih spomenutih svojstava ima mogućnosti uporabe u osjetnicim topline, u spojevima za optičke premaze ((Gd₃Ga₅O₁₂) za magneto-optičke diskove)