钆(拼音:gá,注音:ㄍㄚˊ,粤拼:gaa1;英语:Gadolinium;旧译錷),是一种化学元素,其化学符号为Gd,原子序数为64,原子量为u,属于 157.25 镧系元素,也是稀土元素之一[2]。钆具有铁磁性,居里点约在室温(19℃,66℉),即将一块钆放入冰水中冷却会吸附磁铁,但回温后钆会脱离磁铁掉落。
钆在干燥的空气中,比其它稀土元素稳定。钆会与水有缓和的反应,并会溶于稀酸中。
性质
化学性质
钆可以和大多数的元素直接化合,形成Gd(III)的化合物。如加热或高温时可以和氮气、硫、磷、硒、碳、硅或砷反应,形成二元化合物。[3]
和其它稀土元素不同的是,金属钆在干燥空气中是相对稳定的。但它可以在潮湿空气迅速失去光泽,形成一层易脱落的氧化钆薄膜。当其脱落时,氧化向内部进行。
- 4 Gd + 3 O2 → 2 Gd2O3
钆是一种强还原剂,可以将一些金属氧化物还原至金属形态。钆电正性强,可以和冷水缓慢反应、和热水迅速反应,生成氢氧化钆:
- 2 Gd + 6 H2O → 2 Gd(OH)3 + 3 H2
钆能够迅速地和稀硫酸反应,生成无色的[Gd(H2O)9]3+水合离子:[4]
- 2 Gd + 3 H2SO4 + 18 H2O → 2 [Gd(H2O)9]3+ + 3 SO2−4 + 3 H2
钆和卤素在约200 °C反应,生成三卤化钆:
- 2 Gd + 3 X2 → 2 GdX3
化合物
在钆的大多数化合物中,其氧化态为+3。所有三卤化钆都是已知的,它们都是白色固体(三碘化钆例外,为黄色)。常见的钆盐除了三氯化钆之外,还有硫酸钆和硝酸钆,它们可由相应的稀酸溶解金属或其氧化物得到。
Gd3+正如其它镧系元素离子一样,可以形成配合物,并有着高配位数。例如在络合剂DOTA的存在下,形成八齿配位的化合物。含[Gd(DOTA)]−的盐在核磁共振成像中有着应用。一系列类似的齿合化合物也被研发出来了,例如叫“Gadodiamide”的化合物。
低价态的钆化合物也是已知的,特别是在固态中。卤化钆(II)可由三卤化钆和钆金属在钽制容器中加热得到。Gd2Cl3和GdCl可以在更高温度(800 °C)还原得到。一氯化钆是有着类似层状石墨结构的片状固体。[5]
用途
钆化合物具有高度的顺磁性(paramagnetic),可作核磁共振成像的显影剂。钆对磁共振造影机的磁场有强烈反应,以钆喷酸二甲葡胺药剂形式注入血管中磁共振造影会清楚显示血液流向,精确定位内出血的位置,并由3D视觉影像观察血液自血管何处渗出,或观察血液何处变窄或停止,确定血管阻塞或闭锁的部位。[6]
安全性
参考文献
- ↑ Standard Atomic Weights 2013. Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights
- ↑ 无机化学(第二版)下册.高等教育出版社.庞锡涛 主编.1-2 镧系元素的存在、制备、性质及用途. P446. ISBN 978-7-04-005387-6
- ↑ Holleman, A. F.; Wiberg, E. (2001), Inorganic Chemistry, San Diego: Academic Press, ISBN 0-12-352651-5
- ↑ Chemical reactions of Gadolinium. Webelements. [2009-06-06].
- ↑ Cotton. Advanced inorganic chemistry 6th. Wiley-India. 2007: 1128. ISBN 81-265-1338-1.
- ↑ 看得到的化学,Theodore Gray著,大是文化 ISBN 978-986652667-1
外部链接
- 元素钆在洛斯阿拉莫斯国家实验室的介绍(英文)
- EnvironmentalChemistry.com —— 钆(英文)
- 元素钆在The Periodic Table of Videos(诺丁汉大学)的介绍(英文)
- 元素钆在Peter van der Krogt elements site的介绍(英文)
- WebElements.com – 钆(英文)