Química

Gadolínio


Química de Gadolínio

O gadolínio é um elemento químico do grupo dos lantóides ou terras raras.

Visão geral: dados gerais sobre gadolínio

Descrição:GadolínioSímbolo:D’usNúmero atômico:64Massa atômica:157,25 (3) uPosição da tabela periódica:Lantanóides, 6º período, elementos fAssociação ao grupo:Terra raraDescoberta:1880 – Jean Charles Galissard de Marignac. Primeira isolação: 1886 – Lecoq de Boisbaudran.Significado do nome:Nomeado após Johan Gadolin (químico finlandês).Ocorrência terrestre:Elemento raro com proporção de 5,9 ppm no envelope terrestre.Nome inglês:GadolínioNúmero CAS:7440-54-2Chave InChI:UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N

O átomo de gadolínio

A característica de identificação do átomo de Gd – e, portanto, do elemento gadolínio – é o número de prótons no núcleo atômico (número atômico ou número de prótons) e – no estado descarregado – o mesmo número de elétrons na camada atômica; isto é 64 em cada caso e determina o número atômico, número atômico ou número atômico do gadolínio.

Os blocos de construção nuclear dos nêutrons garantem diferenças nos núcleos atômicos de Gd com o mesmo número atômico. Esses tipos de átomos estão sob o termo Isótopos de gadolínio ou nuclídeos (dados de isótopos: veja lá).

Os depósitos de gadolínio terrestre consistem em uma mistura de isótopos; a massa atômica relativa é, portanto, dada como 157,25 (3) u.

Configuração de elétron

símbolo OZ forma curta 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f 6s 6p 6d 6f
D’us 64 [Xe] 4f 5d1 6s2 2 2 2 10 2 10 2 1 2

Energias de ionização

A tabela a seguir lista as energias de ligação ou as energias de ionização IE de gadolínio, ou seja, a energia necessária em elétron-volts (eV) para separar um elétron específico de um átomo de Gd.

1. IE: 6,14980 eV 2. IE: 12,09 eV 3. IE: 20,63 eV 4. IE: 44,0 eV 5. IE: eV 6. IE: eV

Energia de ligação de elétrons

A tabela a seguir lista as energias de ligação de elétrons dos elétrons de gadolínio individuais nos respectivos orbitais. Os valores são dados em elétron-volts (eV).

K LI LII LIII
1s 2s 2p1/2 2p3/2
50239 8376 7930 7243

MI MII MIII MIV MV
3s 3p1/2 3p3/2 3d3/2 3d5/2
1881 1688 1544 1221,9 1189,6
NI NII NIII NIV NV NVI NVII
4s 4p1/2 4p3/2 4d3/2 4d5/2 4f5/2 4f7/2
378,6 286 271 142,6 8,6 8,6
OI OII OIII OIV OV
5s 5p1/2 5p3/2 5d3/2 5d5/2
36 28 21º

Dados adicionais

Raio atômico:233 pm (calculado)
180 pm (empírico, de acordo com Slater)
Raios covalentes:196 (6) pm (após Cordero et al.)
169 pm (em ligações simples, após Pyykkö et al.)
135 pm (em ligações duplas, após Pyykkö et al.)
132 pm (em ligações triplas, de acordo com Pyykkö et al.)
Raio de Van der Waals:172 pmVolume molar:19,90 cm3 mol-1Rendimento de fluorescência:ωK: 0,932; ωL1: 0,102; ωL2: 0,175; ωL3: 0,167Transições Coster-Kronig:F.12: 0,19; F.13: 0,279; F.23: 0,15

Linhas espectrais do gadolínio

A figura a seguir mostra um espectro de emissão de gadolínio com as linhas espectrais características na faixa de comprimento de onda visível entre 400 e 700 nm:

Linhas espectrais de gadolínio

Química do Gadolínio

Gadolínio está na grande maioria de seus compostos no estado de oxidação + III e prontamente compartilha seus elétrons de valência com a maioria dos outros elementos para formar compostos de gadolínio (III). Estruturas binárias são criadas em temperaturas elevadas com nitrogênio, carbono, enxofre, fósforo, boro, selênio, silício e arsênio.

Os compostos de gadolínio reduzidos são particularmente conhecidos no estado sólido. Por exemplo, halogenetos de gadolínio (II) podem ser preparados em recipientes de tântalo por aquecimento de halogenetos de Gd (III) na presença de Gd metálico.

O gadolínio também forma sesquicloreto de fórmula Gd2Cl3, que pode ser posteriormente reduzido a cloreto de gadolínio (I) (GdCl) por têmpera a 800 ° C; isso forma plaquetas com uma estrutura semelhante a grafite em camadas.

Em contraste com os outros elementos de terras raras, o gadolínio metálico é relativamente estável no ar seco. No ar úmido, no entanto, rapidamente escurece e forma uma camada fracamente aderente de óxido de gadolínio (III) (Gd2O3), que – semelhante à ferrugem – descama e expõe ainda mais o gadolínio à oxidação.

O gadolínio é um poderoso agente redutor, que reduz os óxidos de vários elementos e assim libera os metais. Além disso, é eletropositivo e reage lentamente com água fria e muito mais rápido com água quente para formar hidróxido de gadolínio (Gd (OH)3) e hidrogênio elementar.

Dados químicos

Propriedades materiais e físicas do gadolínio

A visão geral a seguir lista alguns dados físicos e propriedades do material do gadolínio puro.

Ponto de fusão:1313 ° CEntalpia de fusão (molar):10,05 kJ mol-1ponto de ebulição:3273 ° CEntalpia de evaporação:311,7 kJ mol-1Capacidade de calor:37,03 J mol-1 K-1 (molar)
0,236 J g-1 K-1 (específico)
Temperatura de Debye:182 KCondutividade térmica:10,6 W w-1 K-1Expansão térmica:9,4 μm m-1 K-1 a 100 ° C Condutividade elétrica:0,763 x 10 A V-1 m-1Resistência elétrica:1310 μΩ × m a 20 ° Cdensidade:7,886 g cm-3 a 25 ° C
7,4 g cm-3 (líquido, no ponto de fusão)
Módulos de elasticidade:54,8 GPa, α-Gd (Módulo de Young)Módulo de compressão (isotérmico):38,3 GPa 300KCompressibilidade (isotérmica):0,0261 GPa-1 300 KNúmero de Poisson:0,259 (coeficiente de Poisson, adimensional)Estrutura de cristal:empacotamento hexagonal de esferas – hcpConstantes de rede:a = 363 pm, c = 578 pmDureza:de acordo com Vickers: 0,57 GPamagnetismo:ferromagnético / paramagnéticoSuscetibilidade magnética:755.000,00 × 10-5 cm3 mol-1 a 27,45 ° CTemperatura Curie:19,3 ° CVelocidade do som:2680 m s-1 a 20 ° CEntalpia de formação padrão:0,0 kJ mol-1 (Sólido, cristal)
397,5 kJ mol-1 (gasoso)
Entalpia livre de Gibbs:359,8 kJ mol-1 (gasoso)Entropia molar padrão:68,1 J mol-1 K-1 (Sólido, cristal)
194,3 J mol-1 K-1 (gasoso)

Perigos e segurança


perigo

(Informações gerais sem garantia de exatidão e integridade)

Pó de gadolínio:

H228 – Sólido inflamável.

H260 – Em contato com a água libera gases inflamáveis ​​que podem se inflamar espontaneamente.

Ofertas de informação externa



Itens do grupo – informação

Separação de lantanóide 1
Extração e separação de lantanóides. FH Münster – Formato: PDF

Separação de lantanóide 2
Extração e separação de lantanóides. FH Münster – Formato: PDF

Lantanóides
Materiais de aula: química dos metais. Universidade de Friburgo

Lantanóides
Geral, separação, extração, propriedades, orbitais 4f etc. Universidade de Bielefeld



Conexões individuais

Compostos de gadolínio e gadolínio
Base de dados química: propriedades físicas e químicas, fichas de dados de segurança, substâncias e compostos disponíveis no mercado; vários critérios de pesquisa, incluindo pesquisa de estrutura



Análise e determinação

Agentes de contraste à base de gadolínio em amostras biológicas
Investigações sobre a captação e distribuição de meios de contraste à base de gadolínio em amostras biológicas por meio de ablação a laser com espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado. Dissertation Chemistry, HU Berlin, (2016) – Formato: PDF



Geoquímica e biogeoquímica

Minerais contendo gadolínio
Informações sobre o gadolínio e os minerais de gadolínio. Atlas de Minerais

Geoquímica de terras raras
Notas de aula abrangentes. Universidade de Colônia – Formato: PDF

migração
Investigações sobre a migração de európio e gadolínio em caulinita como mineral modelo para um repositório. Dissertação, 2007. Saarland University

Terra rara
Perfil econômico da matéria-prima. BGR

Metais de terra rara
Extração, uso e reciclagem – Formato: PDF

Minerais de terras raras
Lista e composição percentual das terras raras individuais que ocorrem na natureza



Química ambiental

Meios de contraste contendo gadolínio
Comportamento ambiental e ecotoxicologia de meios de contraste para ressonância magnética contendo gadolínio. Dissertação, 2008. TU Berlin



Toxicologia, medicina, fisiologia

Ligante baseado em AAZTA
Síntese de novos ligantes baseados em AAZTA e seus complexos Gd (III) como agentes de contraste para imagens de RM. Universidade de Würzburg, 2012

Citotoxicidade
… meio de contraste contendo gadolínio em células tubulares renais in vitro: Comparação de um meio de contraste de raio-X não iônico contendo iodo com meio de contraste contendo gadolínio nas mesmas concentrações molares e concentrações com a mesma densidade de raio-X. Universidade de Erlangen-Nuremberg, 2011



Dissertações



Arquivo de Notícias


Gadolínio na água potável Berlim.

Gadolínio como indicador ambiental

Gadolínio na água potável de Berlim: aumento da poluição em Berlim Ocidental entre 2009 e 2012.

Quanto maior a exposição ao meio de contraste gadolínio, que é inofensivo para a saúde, maior a probabilidade de que outras substâncias veiculadas por águas residuais, como resíduos de drogas e produtos de higiene pessoal, tenham entrado na água potável.

[Karte: Michael Bau und Nathalie Tepe, Jacobs Universität Bremen].





Amostragem de Gd

Absorção de gadolínio pelas plantas

Comprovada a absorção do agente de contraste em plantas: Os pesquisadores despejaram agrião com água contendo agente de contraste por vários dias e então detectaram as substâncias nas folhas.

Imagem: Amostragem no Canal Teltow de Berlim. O agente de contraste gadolínio pode entrar na cadeia alimentar pela água de esgoto.

[Bildquelle: BAM]





Categoria: elementos químicos

Atualizado em 02/02/2020.



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