7440-54-2

Gadolinium

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EuropiumGadoliniumTerbium
  Hexagonal.png
 
64
Gd
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
                                                               
                                   
Gd
Cm
Table complèteTable étendue
Informations générales
Nom, Symbole, Numéro Gadolinium, Gd, 64
Série chimique Lanthanides
Groupe, Période, Bloc L/A, 6, f
Masse volumique 7900 kg/m3
Couleur blanc argenté
N° CAS 7440-54-2
N° EINECS
Propriétés atomiques
Masse atomique 157.25 u
Rayon atomique (calc) 188 (233) pm
Rayon de covalence ND
Rayon de van der Waals ND
Configuration électronique [Xe]6s²5d¹4f7
Électrons par niveau d'énergie 2, 8, 18, 25, 9, 2
État(s) d'oxydation 3
Oxyde basique
Structure cristalline Hexagonale
Propriétés physiques
État ordinaire solide
Température de fusion 1 311,9 °C, 1585 K
Température d'ébullition 3 265,9 °C, 3539 K
Énergie de fusion 10.05 kJ/mol
Énergie de vaporisation 359.4 kJ/mol
Température critique  K
Pression critique  Pa
Volume molaire 19.90 ×10-6 m3/mol
Pression de vapeur 24400 Pa à 1585 K
Vitesse du son 2680 m/s à 20 °C
Divers
Électronégativité (Pauling) 1.20
Chaleur massique 230 J/(kg·K)
Conductivité électrique 0.736 106 S/m
Conductivité thermique 10.6 W/(m·K)
1e Énergie d'ionisation 593.4 kJ/mol
2e Énergie d'ionisation 1170 kJ/mol
3e Énergie d'ionisation 1990 kJ/mol
4e Énergie d'ionisation 4250 kJ/mol
5e Énergie d'ionisation {{{potentiel_ionisation5}}} kJ/mol
6e Énergie d'ionisation {{{potentiel_ionisation6}}} kJ/mol
7e Énergie d'ionisation {{{potentiel_ionisation7}}} kJ/mol
8e Énergie d'ionisation {{{potentiel_ionisation8}}} kJ/mol
9e Énergie d'ionisation {{{potentiel_ionisation9}}} kJ/mol
10e Énergie d'ionisation {{{potentiel_ionisation10}}} kJ/mol
Isotopes les plus stables
iso AN Période MD Ed PD
MeV
144Gd 3.07% stable avec 82 neutrons
146Gd {syn.} 1.03E+8 a α 2.529 142Nd
152Gd 0.20% 1.08E+14 a α 2.205 148Sm
154Gd 2.18% stable avec 90 neutrons
155Gd 14.80% stable avec 91 neutrons
156Gd 20.47% stable avec 92 neutrons
157Gd 15.65% stable avec 93 neutrons
158Gd 24.84% stable avec 94 neutrons
160Gd 21.86% 1.3E+21 a double β- no data 160Dy
Précautions
NFPA 704
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Le gadolinium est un élément chimique, de symbole Gd et de numéro atomique 64.

Sommaire

Caractéristiques notables

Gadolinium

Le gadolinium est un métal des terres rares. Il est gris argent, malléable et ductile à la température ambiante.
Il cristallise sous forme hexagonale à température ambiante, mais possède une autre forme allotropique connue sous le nom de forme béta, de structure cubique à corps centré au-dessus de 1508 K.

Le gadolinium est assez stable dans l'air sec. En revanche, il s'oxyde rapidement dans l'air humide. Le gadolinium réagit lentement avec l'eau et est soluble dans les acides dilués.

L'oxyde de gadolinium a été isolé en 1880 par Jean Charles Galissard de Marignac et Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran prépara le métal pur en 1886. Son nom provient du minerai duquel il a été d'abord obtenu, la gadolinite.

Il est ferromagnétique et son point de Curie est 293 K soit environ 20 °C. Il a la plus grande capacité d'absorption des neutrons thermiques des éléments naturels (49000 barns).

Le gadolinium présente une certaine toxicité. En effet, il entre en compétition avec le calcium dans les processus calcium-dépendants du corps humain (respiration, battements du cœur, contraction des muscles, coagulation ...) et peut mener à de graves dommages selon sa concentration. C'est pourquoi les composés du gadolinium qui sont utilisés en médecine comme agent de contraste pour l'imagerie par résonance magnétique (IRM) sont obligatoirement complexés. Ainsi, leur toxicité est annulée.

Il est aujourd'hui principalement extrait de la monazite ((Ce, La, Th, Nd, Y)PO4) et de la bastnasite ((Ce, La,Y)CO3F).

Utilisation

  • Alliages : On ajoute du gadolinium (jusqu'à concurrence de 1 %) à de l'acier au chrome pour améliorer la dureté et les propriétés de transformation.
  • On utilise le grenat de gadolinium-gallium (GGG) de Gd3Ga5O12 pour fabriquer des lasers, une fois dopé avec le néodyme, l'ytterbium ou le dysprosium. Des développements sont en cours pour mettre au point des lasers à rayons X avec le Nd:GGG, Le GGG est également utilisé comme substrat pour la fabrication de composants (ferrites) hyperfréquence en couche mince.
  • Substance phosphorescente dans des tubes cathodiques
  • Alliages supraconducteurs
  • Agent de contraste dans l'imagerie par résonance magnétique (IRM) où il est associé avec un chélateur ou un ligand qui inhibe ses propriétés toxiques (par compétitivité avec le calcium et précipite le pH physiologique).
  • Absorbant neutronique sous sa forme oxydée Gd2O3 dans certains réacteurs nucléaires afin d'en limiter la réactivité en début de vie grâce aux propriétés neutrophage des isotopes 155Gd (60 kbarn) et surtout 157Gd (254 kbarn) qui par capture se transforment respectivement en isotope 156Gd et 158Gd, pratiquement non absorbants (sections efficaces de l'ordre du barn).
  • Une équipe française teste un réfrigérateur qui fonctionne en magnétisant ce matériau[1].

Notes et références

  1. David Larousserie, Les aimants du froid, mars 2007.

Voir aussi

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Voir « gadolinium » sur le Wiktionnaire.


  s1 s2 g f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8 f9 f10 f11 f12 f13 f14 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10 p1 p2 p3 p4 p5 p6
1 H He
2 Li Be B C N O F Ne
3 Na Mg Al Si P S Cl Ar
4 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6 Cs Ba   La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7 Fr Ra   Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cp Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo
8 Uue Ubn * Ute Uqn Uqu Uqb Uqt Uqq Uqp Uqh Uqs Uqo Uqe Upn Upu Upb Upt Upq Upp Uph Ups Upo Upe Uhn Uhu Uhb Uht Uhq Uhp Uhh Uhs Uho
   
  g1 g2 g3 g4 g5 g6 g7 g8 g9 g10 g11 g12 g13 g14 g15 g16 g17 g18  
  * Ubu Ubb Ubt Ubq Ubp Ubh Ubs Ubo Ube Utn Utu Utb Utt Utq Utp Uth Uts Uto  


Métalloïdes Non-métaux Halogènes Gaz rares
Métaux alcalins  Métaux alcalino-terreux  Métaux de transition Métaux pauvres
Lanthanides Actinides Superactinides Éléments non classés
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