gadolinio metallo raro

Gadolinio

Metalli, Tavola periodica degli elementi

Gadolinio (Gd) Metallo

L’esistenza del gadolinio fu notata per la prima volta dal chimico svizzero Jean Charles Galissard de Marignac nel 1880 nel minerale samarskite. L’elemento prese infine il nome da Johan Gadolin, un chimico finlandese, il cui nome fu dato anche a un altro minerale delle terre rare, la gadolinite

Il gadolinio (Gd) è un metallo delle terre rare moderatamente duttile, duro e abbastanza stabile nell’aria. Il gadolinio reagisce lentamente con l’acqua e rapidamente con la maggior parte degli acidi diluiti. Il gadolinio ha proprietà superconduttive insolite quando legato con ferro, cromo o metalli correlati e si è scoperto che migliora notevolmente la lavorabilità e la resistenza alla temperatura e all’ossidazione. Il gadolinio ha anche proprietà magnetiche uniche e dimostra proprietà ferromagnetiche vicino alla temperatura ambiente ma proprietà paramagnetiche al di sopra di questa temperatura.

Applicazione del gadolinio in campo medico

Nelle applicazioni mediche, il complesso gadolinio-dietilendiammina acido penta acetico (DTPA) può essere utilizzato come agente di contrasto per raggi X, il bario come agente di regolazione dell’intensità della risonanza magnetica (diagnosi con risonanza magnetica). In altre parole, l’acqua attorno al gadolinio è influenzata dalla forza del campo magnetico del nucleo del gadolinio, il che dimostra che la natura dell’acqua è diversa da quella dell’acqua non influenzata. L’uso di immagini di contrasto è favorevole alla diagnosi della malattia.

Applicazione del gadolinio nell’industria

Nel dispositivo di memoria a bolle magnetiche, come materiale multimediale viene utilizzato gadolinio-potassio-granato. La memoria a bolle magnetiche consiste nell’aggiungere un campo magnetico nella direzione verticale della sostanza per trasformarla in un campo magnetico cilindrico. Rafforza il campo magnetico e presto avverrà la scomparsa del campo magnetico. Il dispositivo di memoria a bolla magnetica può memorizzare informazioni, che vengono generalmente utilizzate per la raccolta di informazioni.

Altri usi del gadolinio sono gli stessi di terbio e disprosio per fibre ottiche e dischi ottici. La registrazione magneto-ottica è l’uso della luce per sostituire le parti magnetizzate e non magnetizzate della lettura magnetica. Ha le caratteristiche di alta densità e può essere riscritto e registrato.

Applicazione del gadolinio nell’energia nucleare

Nell’industria dell’energia atomica, la grande sezione trasversale di assorbimento dei neutroni degli isotopi dell’europio e del gadolinio può essere utilizzata come barre di controllo e assorbitori di neutroni per reattori ad acqua leggera e reattori autofertilizzanti veloci.

Tra tutti gli elementi, il gadolinio reagisce fortemente ai neutroni termici. Sfruttando questa caratteristica, il gadolinio può anche assorbire neutroni invisibili e farli emettere luce, che può essere utilizzata come agente fluorescente per pellicole radiografiche fotosensibili.

Usi specifici del metallo

  1. Il suo complesso paramagnetico idrosolubile può migliorare il segnale di imaging della risonanza magnetica nucleare (NMR) del corpo umano nelle cure mediche.
  2. Il suo ossido di zolfo può essere utilizzato come griglia di matrice di uno speciale oscilloscopio a luminosità.
  3. Quando non vi è alcuna limitazione del ciclo di Carnot, può essere utilizzato come mezzo di refrigerazione magnetica solida.
  4. Può essere utilizzato come inibitore per controllare il livello di reazione a catena delle centrali nucleari per garantire la sicurezza delle reazioni nucleari.
  5. Può essere utilizzato anche come additivo per magneti in samario cobalto per garantire che le prestazioni non cambino con la temperatura.
  6. Inoltre, l’uso di ossido di gadolinio insieme al lantanio contribuisce ai cambiamenti della zona di vetrificazione e migliora la stabilità termica del vetro. L’ossido di gadolinio può essere utilizzato anche per realizzare condensatori.
  7. Il mondo sta ora lavorando duramente per sviluppare l’applicazione del gadolinio e delle sue leghe nella refrigerazione magnetica, e sono stati fatti passi avanti. Sono usciti frigoriferi magnetici che utilizzano magneti superconduttori, gadolinio metallico o loro leghe come mezzi di refrigerazione a temperatura ambiente.

Altre Applicazioni

Rivestimento a film sottile

Gli obiettivi di spruzzamento del gadolinio e i materiali di evaporazione del gadolinio vengono utilizzati nei processi di deposizione tra cui la deposizione di semiconduttori, la deposizione chimica in fase vapore (CVD) e la deposizione fisica in fase vapore (PVD).

Raggi X

Il gadolinio è un fosforo. Ciò significa che è luminescente quando entra in contatto con le radiazioni. Pertanto, viene utilizzato nei raggi X. I raggi X vengono applicati in medicina, aviazione e estrazione mineraria. In medicina vengono utilizzati per ispezionare le strutture interne del corpo e gli organi per rilevare anomalie. Nell’aviazione, i raggi X vengono utilizzati per ispezionare i bagagli in aeroporto. Nell’attività mineraria, i raggi X vengono utilizzati per scoprire e distinguere i minerali.

Televisione

Tra gli altri usi, il gadolinio viene utilizzato nella realizzazione della televisione a colori. Ciò è possibile perché il gadolinio è un fosforo.

Gioielleria

Un composto di gadolinio, granato gadolinio gallio, può essere utilizzato per realizzare diamanti falsi. Viene utilizzato nel settore della gioielleria per creare disegni a un costo inferiore.

Leghe

Il gadolinio viene solitamente aggiunto ad altri elementi per formare leghe. Quando il gadolinio viene aggiunto a un elemento, solitamente rende l’elemento più resistente alla corrosione e alle alte temperature. Gli elementi miscelati con anche solo l’1% di gadolinio mostrano un netto miglioramento rispetto a quelli che non contengono gadolinio.

Riflessioni ecologiche

La scala di applicazione del Gd in diverse aree dell’attività umana è ancora in aumento, principalmente sotto forma di chelati stabili per il potenziamento nella risonanza magnetica. I mezzi di contrasto del gadolinio contengono solo specie chelate, per evitare l’elevata tossicità del metallo libero. Attualmente, i GBCA lineari vengono gradualmente eliminati dal trattamento medico (a causa delle preoccupazioni sulla deposizione di Gd nei tessuti umani) e sostituiti da forme macro cicliche e non ioniche. Dopo l’escrezione dal corpo del paziente attraverso le vie urinarie, i complessi di Gd vengono emessi attraverso gli impianti di depurazione quasi senza subire processi di metabolizzazione e degradazione. Attualmente, la presenza di Gd è stata confermata nelle acque superficiali, nell’acqua potabile (ad esempio a Berlino, Londra e Praga, nei sedimenti, nel suolo e anche gli organismi viventi. La concentrazione determinata di gadolinio Gd nell’acqua di superficie e nell’acqua del rubinetto era piuttosto bassa (livelli massimi di 200–1100 e 30 ng/L, rispettivamente).

Attualmente mancano studi dettagliati sulla degradazione, metabolizzazione e bio accumulo dei complessi Gd, nonché dati eco tossicologici o tossicologici ottenuti durante l’osservazione a lungo termine con bassi livelli di chelati. Inoltre, si dovrebbe studiare il destino ambientale dei composti gadolinio e un possibile metodo di rimozione efficace per proteggere gli elementi abiotici e biotici degli ecosistemi.