Гадоли́ний (лат. gadolinium, Gd; читается «гадолиний») — химический элемент с атомным номером 64, атомная масса 157, 25. Состоит из семи изотопов 152Gd (0, 200%), 154Gd (2, 15%), 155Gd (14, 73%), 156Gd (20, 47%), 157Gd (15, 68%), 158Gd (24, 87%) и 160Gd (21, 90%). Конфигурация трех внешних электронных слоев 4s2p6d10f75s2p6 d16s2. Степень окисления в соединениях +3 (валентность III), реже +1 (валентность I) и +2 (валентность II).
Гадолиний относится к редкоземельным элементам (входит в иттриевую подгруппу лантаноидов), расположен в III B группе, в шестом периоде периодической системы. Радиус нейтрального атома 0, 179 нм, радиус иона Gd2+ — 0, 092-0, 109 нм, иона Gd 3+— 0, 115 — 0, 128 нм. Энергии ионизации 6, 14; 12, 1; 20, 6; 44 эВ; электроотрицательность по Полингу 1, 1.
Гадолиний открыт в 1880 году Ж. де Мариньяком, который спектроскопически доказал присутствие в смеси оксидов редкоземельных элементов нового элемента, который получил название в честь финского химика Ю. Гадолина. Содержание гадолиния в земной коре 5, 4·10-4%, в морской воде 6·10-7 мг/л. Элемент входит в состав минералов гадолинит, ксенотим, монацит, апатит, бастнезит.
Металлический гадолиний получают восстановлением фторида или хлорида гадолиния (GdF3, GdCl3) кальцием. Соединения гадолиния получают разделением оксидов редкоземельных металлов на фракции методами ионного обмена, экстракции и дробной кристаллизации.
Гадолиний — светло-серый металл. Ниже 1260 °C устойчив α-Gd с гексагональной решеткой, а = 0, 36360 нм, с = 0, 57826 нм, выше 1260 °C — β-Gd с кубической решеткой. Плотность 7, 895 кг/дм3. Температура плавления 1312 °C, температура кипения 3280 °C. Ферромагнетик, точка Кюри 292 К.
Гадолиний медленно окисляется на воздухе, быстро — выше 100 °C. При нагревании металлический гадолиний реагирует с галогенами, азотом, водородом. Взаимодействует с минеральными кислотами, кроме HF, не взаимодействует с растворами щелочей.
Оксид Gd2О3 (белые кристаллы) обладает основными свойствами, ему отвечает основание Gd(ОН)3.
Гадолиний — компонент магнитных сплавов с железом, никелем, кобальтом, материал для регулирующих стержней ядерных реакторов. Соединения гадолиния используют при выращивании гадолиний-галлиевого граната, как компоненты при изготовлении люминофоров.
Авторы: С.С. Бердоносов, П.С. Бердоносов
- Редкоземельные элементы. Технология и применение / Под ред. Ф. Виллани (пер. с англ.). М., 1985.