Aénéral

Le gadolinium est un élément chimique dont le symbole est Gd et le numéro atomique 64. Dans le tableau périodique, il fait partie du groupe des lanthanides et appartient donc également aux métaux des terres rares.

Le premier élément de la Terre d'Ytterer dans le tableau périodique a été trouvé par spectroscopie 1880 par Jean Charles Galissard de Marignac dans le didym et la gadolinite. 1886 l’a fabriqué sous forme d’oxyde blanc de Samarskit et l’a appelé Y de Samarskit. La même année, Paul Emile Lecoq de Boisbaudran produisit également de l'oxyde de gadolinium et nomma ce nouvel élément en l'honneur du découvreur de la gadolinite minérale, le chimiste finlandais Johan Gadolin, le gadolinium.

Seul 1935 a succédé à Georges Urbain pour la représentation du métal.

Bien sûr, le gadolinium ne se produit que dans les composés. Techniquement importants sont Monazit et Bastnäsit. Les dépôts de gadolinite dans la mine d'Ytterby, au nord de Stockholm, sont maintenant épuisés.

Récupération

Après une séparation complexe de l'autre Gadoliniumbegleiter, l'oxyde est mis à réagir avec du fluorure d'hydrogène en Gadoliniuimfluorid. Par la suite, cela est réduit avec le calcium avec la formation de fluorure de calcium dans le gadolinium métallique. La séparation des résidus de calcium et des impuretés restants a lieu dans une refusion supplémentaire sous vide.

Traits

Le métal des terres rares brillant blanc blanchâtre à blanc grisâtre est ductile et malléable. À des températures supérieures à 1508 K, le bourrage de sphère le plus dense se transforme en une structure cristalline à corps cubique. Dans l'air sec, le gadolinium est relativement stable, dans l'air humide, il forme une couche d'oxyde non protectrice, faiblement adhérente et se desquamant. Il réagit lentement avec de l'eau. Dans les acides dilués, il se dissout.

Gadolinium présente avec la grange 49.000 la plus haute section efficace de capture de neutrons thermiques de tous les éléments stables connus en raison de son isotope contenu Gd-157 (avec la grange 254.000) (seul l’instable Xe-135 dépasse de Gd-157 par un facteur 10). Le taux de combustion élevé limite fortement l'utilisation comme barre de contrôle dans les réacteurs nucléaires.

Avec le dysprosium, l'holmium, l'erbium et le terbium, qui appartiennent également au groupe des lanthanides, il s'agit de l'un des seuls éléments - à l'exception du fer, du cobalt et du nickel - qui présentent un ferromagnétisme. Cependant, il doit d'abord être amené en dessous de la température de Curie ferromagnétique de 292,5 K (19,3 ° C). [6]

Contrairement à de nombreuses références, le gadolinium n'est pas supraconducteur. Ceci est également basé sur l'expérience que la contamination de substances ferromagnétiques telles que le fer et le gadolinium détruit la supraconductivité d'autres éléments. Cependant, des supraconducteurs céramiques à haute température du type Ba2GdCu3O7-x avec une température de transition comprise entre 80-85 K sont connus.

Les poussières de gadolinium métallique sont dangereuses pour le feu et explosives.

Gadolinium dans le tableau périodique

Utiliser

Le gadolinium est utilisé dans la fabrication du grenat de gadolinium et d'yttrium pour les applications à micro-ondes. Les oxysulfures sont utilisés pour produire du phosphore vert pour les écrans luminescents (radar).

Des composés de gadolinium (III) injectés par voie intraveineuse, tels que le gadopentétate de diméglumine, servent d’agents de contraste dans les examens par IRM. A cet effet, des agents complexants à haute concentration, tels que par exemple les chélates DTPA (acide diéthylènetriaminepentaacétique) et DOTA (1,4,7,10-tétraazacyclododécane-1,4,7,10-acide tétraacétique), avec Gd = acide gadotérique), sont utilisés en raison de la forte toxicité des ions libres en présence de gad sans acide. En raison des sept électrons non appariés dans la couche f, le gadolinium est hautement paramagnétique. L'agent de contraste permet donc aux protons environnants, essentiellement de l'eau, de se détendre plus rapidement. Cela augmente considérablement les différences de contraste entre les différents tissus lors d'une IRM.
Ces agents de contraste peuvent également être utilisés pour des études sur le cerveau, car les complexes de gadolinium ne permettent pas de surmonter la barrière hémato-encéphalique chez des patients en bonne santé et constituent donc un trouble de la barrière hémato-encéphalique - indication d'un événement pathologique (p. Ex. Circulation sanguine déficiente, tumeur, inflammation). - rendre visible.

Le grenat Gadolinium gallium a été utilisé pour fabriquer des magasins à bulles magnétiques. Il est également utilisé dans la production de disques compacts réinscriptibles.

L'ajout de 1% de gadolinium augmente l'usinabilité et la résistance à la température et à l'oxydation des alliages de fer et de chrome. Les alliages de fer et de cobalt gadolinium correspondants peuvent être utilisés pour le stockage de données optomagnétiques.

Le gadolinium, du fait qu'il possède un point de Curie proche de la température ambiante, pourrait être utilisé dans les refroidisseurs fonctionnant sur le principe de la magnétisation adiabatique. Ces réfrigérateurs se passeraient de la couche d'ozone et ne causeraient pas de dommages aux chlorofluorocarbones (CFC) et ne seraient pas sujets aux dommages mécaniques.

Le gadolinium est utilisé sous forme d'oxyde de gadolinium dans les assemblages combustibles modernes en tant que matériau absorbant incombustible qui, après un changement de combustible au début du cycle de fonctionnement, limite la réactivité excessive du réacteur due à un excès de combustible nucléaire. Au fur et à mesure que le carburant brûle, le gadolinium se dégrade également. [7]

L'oxysulfure de gadolinium dopé au terbium (Gd2O2S: Tb) est un scintillateur couramment utilisé dans la technologie des rayons X. Gd2O2S: Tb ​​émet de la lumière avec une longueur d’onde 545nm.

Il n'y a pas de fonction biologique connue du gadolinium.

Les ions de gadolinium libre se comportent de la même manière que les ions de calcium, c’est-à-dire qu’ils sont principalement incorporés dans le système hépatique et osseux et qu’ils peuvent y rester pendant des années. Le gadolinium libre agit également comme un antagoniste du calcium - les rayons ioniques du calcium et du gadolinium sont presque égaux - affecte la contractilité du myocarde et inhibe le système de coagulation. [9]

Les solutions d'ions libres de gadolinium appliquées par voie intraveineuse sont extrêmement toxiques. La toxicité affecte les muscles lisses et striés, la fonction mitochondriale et la coagulation sanguine. [10]

La toxicité du gadolinium libre est considérée comme élevée. Sous forme complexée, telle que le gadolinium dans le produit de contraste approuvé, il est généralement bien toléré compte tenu des contre-indications. Depuis 2006, on signale de plus en plus de cas de fibrose systémique néphrogénique chez les patients insuffisants rénaux après l'administration de divers chélates de gadolinium, notamment de Gd-DTPA.

Graphique oxyde de gadolinium 2010-2012

Prix ​​du gadolinium

Prix ​​du gadolinium -> prix des terres rares