Приложни публикации на служители
1. Гадолиниев метал
Физични и химични свойства
Гадолиният е светлосив метал. Плътност 7,895 kg / dm 3. Точка на топене 1312°C, точка на кипене 3280°C. Феромагнитен, точка на Кюри 292 К.
Гадолиният има най-високото напречно сечение на улавяне на термични неутрони от всички елементи: 46 000 барна - това е стойността за естествена смес от изотопи на гадолиний.
Гадолиният се окислява бавно на въздух при стайна температура, но бързо над 100°C. При продължително съхранение на открито, той постепенно избледнява, покривайки се с оксиден филм. При нагряване металният гадолиний реагира с халогени, азот и водород. Взаимодейства с минерални киселини, с изключение на флуороводородна, не взаимодейства с алкални разтвори
Съдържанието на гадолиний в земната кора е 5,4 * 10 -4% от теглото, в морската вода 6 * 10 -7 mg / l. Заедно с други редкоземни елементи се намира в минералите гадолинит, монацит, бастнесит, ксенотим и апатит.
Рудите от монацит и бастнезит обикновено се отварят чрез нагряване със сярна киселина. В този случай се образуват сулфати на редкоземни елементи, които се излугват от реакционния продукт с вода. Редкоземните елементи се отстраняват от разтвора чрез утаяване под формата на оксалати или двойни сулфати на редкоземни елементи и натрий и едва след това тези съединения се превръщат в желаната техническа сол.
Универсален начин за получаване на напълно чисти редкоземни метали е редуцирането на безводни флуориди с калций. Безводните флуориди на редкоземни метали се получават или чрез флуориране на оксиди с безводен флуороводород при 575 ° C, или чрез калциниране на флуориди, утаени от водни разтвори с флуороводородна киселина, или чрез сливане на оксиди на редкоземни металис амониев бифлуорид.
Безводният флуорид се смесва с калциев метален прах, зареденият танталов тигел се нагрява в аргонова атмосфера, докато започне реакцията. След завършване на реакцията както редкоземният метал, така и шлаката (калциев флуорид) трябва да са в разтопено състояние.
Калциево-термичният гадолиний, получен по този начин, по отношение на съдържанието на контролирани примеси трябва да отговаря на изискванията и стандартите на TU 48-4-210-72
Съдържанието на сумата от други редкоземни метали (европий, самарий, тербий. Итрий),%, не повече
Съдържание на други контролирани примеси, % не повече
Тантал, молибден или ниобий
Магнитни носители за съхранение
Редица гадолиниеви сплави и особено сплав с кобалт и желязо позволяват създаването на информационни носители с огромна плътност на запис. Това се дължи на факта, че в тези сплави се образуват специални структури - CDM - цилиндрични магнитни домейни, а размерите на домейните са по-малки от 1 микрон, което прави възможно създаването на памет за съвременната компютърна техника с плътност на запис от 1-9 милиарда бита на 1 квадратен сантиметър площ на носителя.
В ядрената технология гадолиният е намерил приложение за защита срещу топлинни неутрони, тъй като този елемент има най-високата способност да улавя неутрони от всички елементи. Напречното му сечение е 49 000 хамбара. Но от всички изотопи на гадолиния, изотопът гадолиний-157, с напречно сечение на улавяне от 254 000 барна, има най-високата способност да улавя неутрони.
Сплав от гадолиний и никел се използва за направата на контейнери за погребване на радиоактивни отпадъци.
За производството на магнитни хладилници се използва сплав от гадолиний, германий, силиций и малко количество желязо (1%) (на базата на гигантския магнитокалоричен ефект).Чистият гадолиний има максимална стойност на магнитокалоричния ефект в точката на Кюри (
290 K) от порядъка на 4 K за адиабатно намагнитване от поле от 18 kOe (по данни на катедрата по магнетизъм, TVGU).
През последните години особен интерес предизвика и гадолиниево-тербиевата сплав (монокристална) за производство на магнитни хладилници.
Определено количество гадолиний се изразходва постоянно за производството на специални титанови сплави (повишава якостта на опън и границата на провлачване, когато се легира с вече около 5% гадолиний).
Гадолиний-148, който претърпява алфа разпад (период на полуразпад 93 години), е безопасен и в същото време изключително мощен източник на топлина за радиоизотопни термоелектрически генератори.
Гадолиний-153 се използва като източник на радиация в медицината, например за диагностициране на остеопороза.
Гадодиамид, рентгеноконтрастен препарат, съдържащ гадолиний, се използва предимно за интравенозен контраст при MRI изследвания.
Сплав на гадолиний с церий и рутений придобива свръхпроводимост при ултраниски температури и в същото време проявява слаб феромагнетизъм, който намира приложение в научните изследвания.
Сплав на гадолиний с титан (за първи път е получен у нас) се използва като активатор в стартери за луминесцентни лампи.
Гадолиниево-желязната сплав се използва като водороден акумулатор с много голям капацитет и може да се приложи към водороден автомобил.
Гадолиний се използва в малки количества при производството на постоянни магнити на базата на самариево-кобалтова сплав, както и неодим-желязо-бор.
Физични и химични свойства
Оксид (сесквиоксид) гадолиниев Gd2O3 - представлява бели кристали, неразтворими във вода. Плътност7,618 g/cm3. Получава се, като правило, чрез разлагане на Gd2(C2O4)3, Gd(NO3)3 или други съединения във въздуха, обикновено при 800-1000 °C.
Гадолиниевият оксид абсорбира въглероден диоксид от въздуха и при нагряване във вода потъмнява, но не открива редукция; той е хигроскопичен и лесно разтворим в киселини. Под действието на амоняка, желатинообразният гадолиниев хидрат се отделя от солните разтвори. Оксидът Gd2O3 има основни свойства, съответства на основата Gd(OH)3.
Гадолиниевият оксид се получава в процеса на производство на метален гадолиний, както е описано по-горе. Според съдържанието на контролирани примеси гадолиниевият оксид трябва да отговаря на изискванията и стандартите на TU 48-4-20-72
Съдържание на оксиди на други редкоземни метали, % не повече
Сумата от самарий, европий, тербий и итрий оксиди
Съдържание на други контролирани примеси, % не повече
Гадолиниевият оксид се използва за отглеждане на монокристали от гадолиниев галиев гранат (GGG) и гадолиниев скандиев галиев гранат (GSGG). GGG - е субстратен материал за изграждане на епитаксиални филми от железни гранати, използвани в устройства за магнитно съхранение, както и декоративен камък за бижута.
На базата на SHGG се произвеждат лазерни системи с изключително висока ефективност и свръхвисоки параметри на лазерното излъчване. Принципно SHGG в момента е първият лазерен материал, който е достатъчно проучен и има доказана технология на производство – има висока ефективност на преобразуване и е подходящ за създаване на лазерни системи за инерционен термоядрен синтез.
Гадолиниевият оксид се използва за топене на специално стъкло, което абсорбира топлинни неутрони. Най-често срещаният състав на такова стъкло: борен оксид-33%, кадмиев оксид-35%, гадолиниев оксид-32%.
Гадолиниеви, самариеви и европиеви оксиди се използват в защитни керамични покрития и бои, използвани за защита срещу топлинни неутрони в ядрени реактори. Редица TVEL използват таблетки, съдържащи гадолиниев оксид.
Гадолиниевият оксид Gd2O3 се използва като един от компонентите на итриевите железни ферити.
3. Други гадолиниеви съединения и техните приложения
Гадолиниевият хексаборид се използва за производството на катоди за мощни електронни пушки и рентгенови инсталации, поради най-малката работа на работа от всички редкоземни бориди, а работата му от 2,05 eV е сравнима с работата на алкални метали (калий, рубидий, цезий).
Използването на гадолиниеви йони за възбуждане на лазерно лъчение прави възможно създаването на лазер, работещ в близкия ултравиолетов диапазон с дължина на вълната 0,31 микрона.
Гадолиниевият хлорид се използва за блокиране на Купферовите клетки при лечението на черния дроб.
Гадолиниевият телурид може да работи в мощен неутронен поток като много добър термоелектричен материал (термо-емф 220-250 μV/K). Гадолиниевият селенид има отлични термоелектрични свойства и е много перспективен и приложим материал в производството на радиоизотопни енергийни източници.
Гадолиниевият борат също се използва за регулиране на ядрен реактор. Разтворимите гадолиниеви съединения могат да се използват за стабилизиране на разтвори, получени по време на обработката на горивни пръти чрез разтваряне в киселини за последващо разделяне. Стабилизиращият ефект на гадолиниеви соли се проявява в способността да се "потискат" ядрените реакции в такива разтвори и позволява редица технологични операции, свързани с концентрацията на такива разтвори, а оттам и с намаляване на критичния обем и образуването на критични маси.
В малък мащаб, някоигадолиниеви съединения се използват за получаване на ултраниски температури в научните изследвания. Така например гадолиниевият сулфат, когато се демагнетизира близо до абсолютни нулеви температури, прави възможно понижаването на температурата до 0,0001 K. Заедно с гадолиниевия сулфат, гадолиниевият хлорид се използва и за получаване на ултраниски температури.
Гадолиниевият оксисулфиден фосфор произвежда рентгенови лъчи с малко по-висок контраст. Гадолиниевият молибдат е компонент на галиево-гадолиниеви гранати. Тези материали са от голям интерес за оптоелектрониката. А гадолиниевият селенид Gd2Se3 има полупроводникови свойства, които се използват в електрониката.
Гадолиниевият ванадат с йони на неодим и тулий се използва за производството на твърдотелни лазери, използвани за лъчева обработка на метали и камъни, както и в медицината.
Страница 1 - 3 от 3 Начало Предишна.1Следващ Край на стр.