ガドリニウム
原子番号64の元素
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ガドリニウム (英: gadolinium [ˌɡædɵˈlɪniəm]) は原子番号64の元素。元素記号は Gd。希土類元素の一つ。ランタノイドに属す。
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| 外見 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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銀白色
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| 一般特性 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 名称, 記号, 番号 | ガドリニウム, Gd, 64 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 分類 | ランタノイド | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 族, 周期, ブロック | n/a, 6, f | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 原子量 | 157.25 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 電子配置 | [Xe] 4f7 5d1 6s2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 電子殻 | 2, 8, 18, 25, 9, 2（画像） | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 物理特性 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 相 | 固体 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 密度（室温付近） | 7.90 g/cm3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 融点での液体密度 | 7.4 g/cm3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 融点 | 1585 K, 1312 °C, 2394 °F | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 沸点 | 3546 K, 3273 °C, 5923 °F | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 融解熱 | 10.05 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 蒸発熱 | 301.3 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 熱容量 | (25 °C) 37.03 J/(mol·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 蒸気圧（推定） | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| 原子特性 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 酸化数 | 1, 2, 3（弱塩基性酸化物） | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 電気陰性度 | 1.20（ポーリングの値） | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| イオン化エネルギー | 第1： 593.4 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 第2： 1170 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 第3： 1990 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 原子半径 | 180 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 共有結合半径 | 196 ± 6 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| その他 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 結晶構造 | 六方晶系 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 磁性 | 強磁性/常磁性 292 K で転移[1] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 電気抵抗率 | (r.t.) (α, poly) 1.310 µΩ⋅m | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 熱伝導率 | (300 K) 10.6 W/(m⋅K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 熱膨張率 | (100 °C) (α, poly) 9.4 μm/(m⋅K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 音の伝わる速さ （微細ロッド） |
(20 °C) 2680 m/s | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ヤング率 | (α form) 54.8 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 剛性率 | (α form) 21.8 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 体積弾性率 | (α form) 37.9 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ポアソン比 | (α form) 0.259 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ビッカース硬度 | 570 MPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| CAS登録番号 | 7440-54-2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 主な同位体 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 詳細はガドリニウムの同位体を参照 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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名称
編集ガドリニウムの語源は、フィンランドの鉱物学者である ヨハン・ガドリン (J.Gadolin, 1760-1852) から[2]。ヨハンはイットリア鉱石からガドリニウムを分離したほか、同鉱石の主成分であるイットリウムを発見したことでも知られる。
性質
編集銀白色（白色）で展延性のある希土類。常温、常圧で安定な結晶構造は、六方最密充填構造 (HCP)。1235 °Cを超えると体心立方格子のβ形に変わる。比重は7.9、融点は1312 °C、沸点は約3000 °C。水にゆっくりと溶け、酸には易溶。安定な原子価は+3価。
ガドリニウムは、最大14個の電子が入る 4f 軌道が、占有可能な電子数の半分にあたる7個の電子で占有されており、7つの不対電子を持つ。そのため、7つの異なる軌道に合成スピン角運動量による磁気モーメントが最大となる。このことからガドリニウム錯体（Gd-DOTA 等）は磁性材料や MRI 検査用の造影剤（T1短縮効果）に利用されている。
→詳細は「MRI造影剤」を参照
3価の陽イオン Gd3+ も 4f7 の球対称な電子配置を取るため、化合物中の原子価も無色の3価が唯一安定な状態となる。
室温以下で強磁性も示し、そのキュリー点は20 °C (292 K) である[1]。
また、ガドリニウムは中性子吸収断面積が非常に大きいので、原子炉の制御材料などに使われる。中でもガドリニウム157の吸収力が優れている。
歴史
編集ジャン・マリニャック (J.C.G.de Marignac) が1880年に発見[2]。
ガドリニウムの化合物
編集- 酸化ガドリニウム(III) (Gd2O3) - ガドリニアとも呼ばれる
- ガドリニウムガリウムガーネット (Gd3Ga5O12)
同位体
編集→詳細は「ガドリニウムの同位体」を参照
