гадолинии

ГАДОЛИНИИ (от имени Ю. Гадолина; лат. Gadolinium) Gd

хим. элемент III гр. периодической системы, ат. н. 64, ат. м. 157,25; относится к редкоземельным элементам (входит в иттриевую подгруппу лантаноидов). Состоит из семи стабильных изотопов с мас. ч. 152, 154–158, 160. Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов 4,6∙1025 м2. Конфигурация внеш. электронных оболочек 4f75s25p65d16s2; степень окисления + 3. редко + 2 и + 1; энергия ионизации Gd° → Gd+ → Gd2+ → Gd3+ соотв. 8,9939, 16,9085, 20,63, 44,0 эВ; атомный радиус 0,179 нм; ионный радиус (в скобках указано координац. число) Gd2+ 0,092 нм (4), 0,109 нм (6), Gd3+ 0,115 нм (6), 0,128 нм (8).

Содержание в земной коре 5,4∙10−4% по массе, в морской воде 6∙10−7 мг/л. Вместе с др. РЗЭ находится в минералах гадолините, монаците, бастнезите, ксенотиме, апатите.

Г. — металл светло-серого цвета. До 1260 °C устойчив α- Gd, решетка гексагон. плотноупакованная типа Mg (a = = 0,36360 нм, с = 0,57826 нм, z = 2, пространственная группа P63/mmc, плотн. 7,895 г/см3). Выше 1260 °C устойчивгадолинииGd, решетка кубическая типа α-Fe (а = 0,406 нм, z = 2, пространственная группа Im3m, плотн. 7,80 г/см3), гадолинии. Рис. 2 переходагадолинии. Рис. 3 3,9 кДж/моль. Т. пл. 1312 °C, т. кип. 3280 °C; C0 37,1 Дж/(моль∙К), гадолинии. Рис. 4 10 кДж/моль, гадолинии. Рис. 5 360 кДж/моль; S0298 67,9 Дж/(моль∙К); давление пара при 1280 °C 0,0186 Па; теплопроводность 11,0 Вт/(м∙К); гадолинии. Рис. 6 1,43∙10−6 Ом∙м (273 К); температурный коэф. линейного расширения 8,28∙10−6 К−1; предел текучести 182 МПа (20 °C). Ферромагнетик (точка Кюри 292 К). Легко поддается мех. обработке.

Г. медленно окисляется на воздухе при ~ 20 °C, выше 100 °C — быстро; взаимод. с минеральными кислотами (кроме фтористоводородной), не взаимод. с растворами щелочей. Реагирует с H2, N2, галогенами при нагревании.

Оксид (сесквиоксид) Gd2O3 — белые кристаллы; существует в двух модификациях: с моноклинной решеткой (а = = 1,408 нм, Ь = 0,3571 нм, с = 0,8764 нм, гадолинии. Рис. 7= 100,03°, z = 6, пространственная группа С2/т) и с кубической (а = 1,0812 нм, пространственная группа Iа3, плотн. 7,618 г/см3); температура полиморфного перехода ок. 2300 °C; т. пл. 2350 °C; C0p 105,52 Дж/(моль∙К); гадолинии. Рис. 8 −1820,5 кДж/моль; S0298 150,6 Дж/(моль∙К); не раств. в воде. Получают разложением Gd2(C2O4)3, Gd(NO3)3 или др. на воздухе, обычно при 800–1000 °C.

Хлорид GdCl3 — белые кристаллы с гексагон. решеткой (а = 0,7363 нм, с = 0,4105 нм, z = 2); т. пл. 605 °C, т. кип. 1595 °C; плотн. 4,541 г/см3; C0 98,3 Дж/(моль∙К); гадолинии. Рис. 9 −1005,4 кДж/моль; хорошо раств. в воде. Получают взаимод. Cl2 с Gd2(C2O4)3 и CCl4 выше 200 °C, хлорированием Г. выше 200 °C и др.

Фторид GdF3 — белые кристаллы; при обычных условиях устойчива модификация с орторомбич. решеткой (а = = 0,6570 нм, Ь — 0,6984 нм, с = 0,4398 нм, z = 4, пространственная группа Рпта, плотн. 7,058 г/см3), которая при 1075 °C переходит в гексагональную с плотн. 7,33 г/см3; т. пл. 1232 °C; Ср 89,71 Дж/(моль∙К), гадолинии. Рис. 10 −1713,3 кДж/моль. Получают взаимод. соед. Gd(lll) с газообразным HF или водных растворов соед. Gd(III) с фтористоводородной кислотой, термич. разложением фтораммонийных комплексов (напр., (NH4)3[GdF6]*nH2O) при 400–500 °C и др.

При переработке руд, содержащих РЗЭ, Г. концентрируется вместе с Sm, Eu, Tb, Du и Y, от которых он отделяется методами экстракции и ионного обмена. Металлич. Г. получают восстановлением GdCl3 или GdF3 кальцием. Г — компонент магн. сплавов с Fe, Ni, Co; перспективный материал регулирующих стержней ядерных реакторов (поглотитель нейтронов). Gd2O3, активированный Eu, — люминофор красного свечения, оксисульфид Gd, активированный Tb, — рентгенолюминофор. Гадолиний-галлиевый гранатматериал подложек для наращивания эпитаксиальных пленок железных гранатов, ювелирный поделочный камень и др. (см. гранаты синтетические). Г. открыт в 1880 Ж. Мариньяком.

Лит. см. при ст. редкоземельные элементы.

Л. И. Мартыненко, С. Д. Моисеев, Ю. М. Киселев

Источник: Химическая энциклопедия на Gufo.me