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2024
10-09 10:05
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稀土金属钆的化学性质和应用领域
作者:
龙钇
稀土金属钆是一种具有独特性质和广泛应用的化学元素。以下是对稀土金属钆的详细介绍：
稀土金属钆是一种具有独特性质和广泛应用的化学元素。以下是对稀土金属钆的详细介绍：
一、基本性质
元素符号：Gd
原子序数：64
原子量：157.25
物理状态：银白色金属，有延展性。
熔点：1313°C
沸点：3266~3273°C(不同来源数据略有差异)
密度：7.9004克/厘米³
二、化学性质
稳定性：在干燥空气中较稳定，但在湿空气中会失去光泽。
反应性：能与水缓慢反应，溶于酸形成相应的盐。
磁性：在室温下具有顺磁性，冷却到低于室温时变为铁磁性。
三、特殊性质
热中子俘获截面高：钆具有最高的热中子俘获面，可用作反应堆控制材料和防护材料。
超导电性能良好：钆有良好的超导电性能、高磁矩及室温居里点等特殊性能。
磁制冷材料：用钆盐经磁化制冷可获得接近绝对零度的超低温，在磁致冷方面有着潜在的应用价值。
四、应用领域
医疗领域：
钆-二乙烯二胺五醋酸(DTPA)的络合物可用作MRI(磁共振成像诊断)的画面浓淡的调节剂。
钆用作磷光体，与辐射接触时会发光，可用于X射线。
核工业：
钆可用于控制核电站中的棒，因为它可以吸收中子，具有高核捕获截面。
在核海洋推进系统中作为可燃毒物。
工业领域：
钆溅射靶材和钆蒸发材料用于沉积工艺，包括半导体沉积、化学气相沉积(CVD)和物理气相沉积(PVD)。
氧化钆可用于制造电容器、X射线增感屏。
其他领域：
钆可用作彩色电视管中的绿色荧光体。
钆添加到其他元素中形成的合金对较高的温度和氧化过程具有更好的耐受性。
钆钇石榴石(Gd:Y3Al5O12)材料可用于微波设备、光学元件和磁光膜的基材。
五、生产方法
钆的生产主要采用氟化物的钙热还原法。该方法利用钙还原稀土氟化物制备高熔点致密稀土金属，具有反应过程平稳、金属凝聚和分离方便、还原剂易提纯等优点。通过这种方法可以获得纯度为95%~98%的工业纯稀土金属钆。
综上所述，稀土金属钆是一种具有独特物理和化学性质的元素，在医疗、核工业、工业以及其他多个领域都有着广泛的应用前景。随着科技的不断发展，钆的潜在价值将得到进一步的挖掘和利用。
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