Gd/Gadolinium
chemisch-element
Exact wat je zoekt

64

Gd/Gadolinium

Gadolinium is een zilverwit glimmend metaal uit de reeks van de zeldzame aarden. Gadolinium heeft de grootste werkzame doorsnede voor het invangen van thermische neutronen. Het is vrij stabiel in lucht maar vormt onder de invloed van vocht een gemakkelijk te verwijderen oxidehuid. Het is magnetisch bij kamertemperatuur (twintig graden Celsius) maar verliest zijn magnetisme als je het in je hand opwarmt.

Symbool

Gd

Protonen/elektronen

64

Groep

-

Isotopen

152Gd, 154Gd, 155Gd, 156Gd, 157Gd, 158Gd, 160Gd

Periode

6

Elektronenconfiguratie

[Xe] 4f75d16s2

Blok

f

Elektronencofiguratie Bohr

2,8,18,25,9,2

Bij kamertemperatuur

vast

Elektronegativiteit

1,2 (Pauling)

Dichtheid

7900 kg m-3

Atoomstraal

179 . 10-12 m

Smeltpunt

1313 oC (1586 K)

Relatieve atoommassa

157.25

Kookpunt

3273 oC (3546 K)

Soortelijke warmte

235 J kg−1 K−1

Warmtegeleidingscoëfficiënt

-

Selecteer

Toepassingen
Naam & ontdekking
Voorkomen
Bereiding
Beeld en audio
Toepassingen

Toepassingen

Naam & ontdekking

Voorkomen

Bereiding

Beeld en audio

Toepassingen

Permanente magneet

Legeringen van zeldzame aarden met metalen als ijzer, kobalt, nikkel en aluminium worden onder andere gebruikt voor permanente magneten. De goede magnetische eigenschappen zijn het gevolg van de aanwezigheid van (meerdere) ongepaarde elektronen.

Met gadoliniumnitride (GdN) wordt geëxperimenteerd als basis voor sterke, grote permanente magneten.

MRI contrastmiddel

Oplosbare verbindingen met gadolinium (bv organische complexen) dienen als contrastvloeistof bij Magnetic Resonance Imaging (MRI). Vanwege de ongepaarde elektronen van het gadolinium zijn ze goed zichtbaar op de scan. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk delen van de bloedsomloop zeer scherp af te beelden en vernauwingen, blokkades of lekkages te detecteren. Na afloop van het onderzoek wordt het complex geleidelijk door de nieren uitgescheiden.

Kankeronderzoek

Voor kankeronderzoek zijn verbindingen met gadolinium ontwikkeld die zich met enige voorkeur in kankerweefsel nestelen. Zo zijn mogelijk (beginnende) tumoren op te sporen met een MRI-scan.

Chroomstaal

Toegevoegd (tot 1%) aan legeringen van chroom en ijzer zorgt gadolinium voor een verbetering van de verwerkingseigenschappen en de temperatuur- en oxidatiebestendigheid.

Neutronenvanger

Gadolinium wordt soms toegevoegd in de splijtstofstiften voor kernreactoren om de hoge initiële reactiviteit te dempen. Hierbij wordt gebruik gemaakt van de uitzonderlijk hoge werkzame doorsnede van de oneven gadoliniumisotopen 155 en 157 voor het invangen van thermische neutronen. Is eenmaal een thermisch neutron ingevangen dan veranderen deze isotopen in exemplaren met een even massagetal. Omdat  die een veel minder grote werkzame doorsnede hebben, wordt het dempende effect na verloop van tijd vanzelf kleiner.

Meer toepassingen

In verbindingen

Fosforescerende stof in TL-buizen(Tb,Ce,Gd,Mg)BO3
ImitatiediamantGd3Ga5O12
Keramisch stralingsschildGd2O3
Magnetrons (microgolfovens)Gd3Ga5O12, Y3Al5O12 met Gd
Masers (lasers in microgolfgebied)Gd-ethylsulfaat
ScintillatietellerGd2O2S
SupergeleidingGd2(MoO4)3, GdBa2Cu3O7

Naam

De naam gadolinium is een eerbetoon aan de Finse chemicus en geoloog Johan Gadolin. Die ontdekte in 1794 een mineraal dat de weg opende naar de ontdekking van de zeldzame aar­den. Ook dit mineraal werd later naar hem vernoemd: gadoliniet.

Ontdekking

De Zwitserse chemicus Jean Charles Galissard de Marignac (foto) ontdekte gadolinium in 1880 via spectraalanalyse van de mineralen gadoliniet en ceriet.  Hij slaagde er in uit het laatste mineraal gadoliniumoxide te isoleren, dat hij gadolini­a noemde. Het bestaan van het element werd zes jaar later bevestigd door de Franse chemicus Paul Emile Lecoq de Boisbaudran. Hij slaagde er ook in metallisch gadolinium te isoleren.

 

Voorkomen

Gadolinium staat op de 41e plaats in de lijst van de meest voorkomende elementen in de aardkorst. Het heeft een aandeel van 6,2.10-4 % op gewichtsbasis.

De belangrijkste mineralen met kleine hoeveelheden van dit element zijn

Allaniet-(Ce)(Ce, Ca,Y)2(Al,Fe+2, Fe+3)3 (SiO4)3 OH
Allaniet-(Y)(Y,Ce,Ca)2(Al,Fe+3)3(SiO4)3 OH
Bastnaesiet-(Ce)(Ce,La)CO3F
Bastnaesiet-(Y)(Y,La)CO3F
Gadoliniet-(Ce) (foto)(Ce,La,Nd,Y)2Fe+2,Be2Si2O10
Gadoliniet-(Y)Y,Fe+2,Be2Si2O10
Lanthaniet-(Ni)(Nd,La)2(CO3)3.8H2O
Monaziet-(Ce)(Ce,La,Nd,Th)PO4
Monaziet-(La)(La,Ce,Nd)PO4
Samarskiet-(Y)(Y,Ce,U,Fe+2)3(Nb,Ta,Ti)5O16

Winning

De belangrijkste wingebieden liggen in Australië, China, Mongolië, India, Brazilië, de Verenigde Staten van Amerika, Maleisië, Rusland, Tanzania, Burundi, Zambia, Madagaskar, Noorwegen, Zweden en Canada.

Bereiding

Vroeger

Zeldzame aarden werden oorspronkelijk gescheiden op grond van de uiterst kleine verschillen in oplosbaarheid van de metaalhydroxiden en -oxiden in loog. Ook bleek het mogelijk te scheiden op basis van de oplosbaarheid van hun zouten, voornamelijk de oxalaten en sulfaten (met name Ln2(SO4)3.Na2SO4.xH2O, met Ln als symbool voor de lantaniden). De oplosbaarheid neemt licht toe naarmate de atoommassa van het lanthanide toeneemt.

De verschillen zijn echter zo klein dat voor een redelijke scheiding vele malen herkristalliseren nodig is. Duizend maal is daarbij geen uitzondering. Om bijvoorbeeld een geringe hoeveelheid zuiver thuliumbromaat te verkrijgen werd zelfs tot vijftienduizend keer geherkristalliseerd.

Tegenwoordig

Na 1950 maakten moderne scheidingsmethoden het makkelijker de zouten van de zeldzame aarden in redelijke hoeveelheden te scheiden. Continue vloeistofextractie bijvoorbeeld, waarbij de waterige oplossing van de zouten wordt geëxtraheerd met tri-n-butylfosfaat. Een andere methode is ionenwisseling, die zouten met een hoge zuiverheid oplevert en doorgaans op wat kleinere schaal wordt toegepast

De nieuwe scheidingstechnieken dienden in de eerste plaats voor de productie van goede splijtstof voor kernreactoren. Daarbij is het van belang uraan- en thoriumertsen te ontdoen van alle sterk neutronen remmende elementen, zoals de lanthaniden. Dit stimuleerde vervolgens ook het zoeken naar toepassingen en daarmee kwam ook een bredere zoektocht naar zeldzame aarden op gang.

Winning uit erts

Om de lanthaniden te verkrijgen behandelt men het erts, bijvoorbeeld monaziet, met geconcentreerd zwavelzuur bij 200 °C. Daarbij ontstaat een oplossing van de sulfaten van lanthaan, thorium en de aanwezige lanthaniden. Na toevoegen van ammonia slaat eerst het thoriumzout neer. Na toevoegen van natriumsulfaat slaan vervolgens de zouten van de lichtere lanthaniden neer. Na scheiding van de diverse zouten volgt zuivering.

De bereiding van de elementen in zuivere vorm verloopt meestal via elektrolyse van gesmolten zouten. Een andere mogelijkheid is de reductie van oxiden met lanthaan of calcium, of van fluoriden en chloriden met calcium, kalium of natrium. Daarbij wordt het zout gesmolten in een tantalen kroes, gevolgd door reductie (in vacuüm of in een argonatmosfeer) met bijvoorbeeld calciumdamp.

Gadolinium wordt op deze wijze verkregen door reductie van het fluoride met calcium.

Gadolinium wordt ook bereid door het, na allerlei bewerkingen van de mineralen, met natriumsulfaat neer te slaan als het dubbelsulfaat. Na zuivering wordt dit omgezet in gadoliniumchloride (GdCl3). Deze verbinding wordt met kalium- en natriumchloride als eutectisch vloei­middel bij 765 °C met magnesium gereduceerd in een stikstofatmosfeer.

Bekijk foto’s en filmpjes
filmpje icoon Gadolinium - Periodic Videos
Filmpje
Gadolinium - Periodic Videos
Bekijk het filmpje
afbeelding icoon Elektronenschillen gadolinium
Afbeelding
Elektronenschillen gadolinium
Bekijk de afbeelding
afbeelding icoon Gadolinium in buis
Afbeelding
Gadolinium in buis
Bekijk de afbeelding
afbeelding icoon Gadolinium metaal
Afbeelding
Gadolinium metaal
Bekijk de afbeelding
afbeelding icoon Gadolinium brok
Afbeelding
Gadolinium brok
Bekijk de afbeelding
Beluister podcasts (Engels)
podcast icoon Gadolinium - Royal Society of Chemistry
Podcast
Gadolinium - Royal Society of Chemistry
Luister de podcast

Scheikunde studeren

Wat vinden zij van de studies en het werk?

studieorientatie icoon Ik ben echt een spin in het web Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Beroep
Ik ben echt een spin in het web
Isabelle deed Chemische Technologie en is nu continuverbetercoördinator.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Vicky vond de bètavakken leuk Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Vicky vond de bètavakken leuk
Bij Chemische Technologie zit ze nu op haar plek.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Chemie is altijd mijn passie geweest Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Beroep
Chemie is altijd mijn passie geweest
Nick Das studeerde hbo-Chemie en is nu laboratoriummanager.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Waarom ik moleculen opsluit in een kooi? Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Waarom ik moleculen opsluit in een kooi?
Anne onderzoekt reactie- omstandigheden van moleculen.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon De wereld voeden met licht Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
De wereld voeden met licht
Daniel heeft een kunstmatig fotosynthese proces ontwikkeld.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Verliefd op moleculen Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Verliefd op moleculen
Bert Meijer doet onderzoek naar de dynamica van moleculen.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Een huid voor robots Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Een huid voor robots
Professor Zhenan werkt aan kunstmatige elektronische huid.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Bo koos voor Chemische Technologie Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Bo koos voor Chemische Technologie
Bo is enthousiast over haar hbo-opleiding. Bekijk de filmpjes.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Praktijklessen vind ik leuk om te doen Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Praktijklessen vind ik leuk om te doen
Nighel studeert Chemie, bekijk zijn filmpje!
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Oersoep en afvalwater Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Oersoep en afvalwater
Saskia probeert waardevolle moleculen uit afvalwater te halen.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Een stromend, staalhard materiaal Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Een stromend, staalhard materiaal
Lauri ontwerpt chemische bouw-stenen voor nieuwe materialen.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Katalysatoren tegen klimaatverandering Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Katalysatoren tegen klimaatverandering
Charlotte probeert CO2 om te zetten in waardevolle stoffen.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Aanval door ons eigen immuunsysteem Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Aanval door ons eigen immuunsysteem
Kim onderzoekt enzymen van auto-immuunziekten.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Werken aan nieuwe technieken voor windenergie Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Werken aan nieuwe technieken voor windenergie
Vierdejaars student Mart vindt zijn hbo-opleiding top!
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Als chemisch technoloog blijf je je ontwikkelen Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Beroep
Als chemisch technoloog blijf je je ontwikkelen
Ontdek wat Fabrice zo leuk vindt aan chemisch technoog zijn.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Chemische Technologie studeren in Groningen Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Chemische Technologie studeren in Groningen
Wenke en Jeroen laten je zien wat de opleiding inhoudt.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Kunnen we een implantaat 3D printen? Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Kunnen we een implantaat 3D printen?
Tosca is op zoek naar bruikbare materialen voor 3D printen.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Een chemische gereedschapskist voor de toekomst Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Een chemische gereedschapskist voor de toekomst
Danny werkt aan alternatieven voor aardolie.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Ik haalde vroeger zesjes voor scheikunde Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Ik haalde vroeger zesjes voor scheikunde
Student Sanne vertelt over de studie Chemie aan de HAN.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Hoe is dat eigenlijk, chemie studeren?
Hbo | Chemie
Studie
Hoe is dat eigenlijk, chemie studeren?
De wereld van chemie is groter dan je denkt.
Bekijk het interview
studieorientatie icoon Op zoek naar de Ronaldo onder de nanodeeltjes Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Op zoek naar de Ronaldo onder de nanodeeltjes
Lotte doet onderzoek naar nanodeeltjes.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Als chemisch analist moet je kritisch zijn Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Beroep
Als chemisch analist moet je kritisch zijn
Lara vertelt over werk als chemisch analist
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Tom loopt stage bij Teijin Aramid Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Stage
Tom loopt stage bij Teijin Aramid
Tom is student Chemische Technologie en laat zijn stagewerkplek zien.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Positief bijdragen aan het leven van mensen
Hbo | Chemie
Studie
Positief bijdragen aan het leven van mensen
Anna, David en Joeri kijken terug op hun studietijd.
Bekijk het interview
studieorientatie icoon We hebben hier een geweldig lab Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
We hebben hier een geweldig lab
Sanne, Justus en Boyd vertellen waarom zij kozen voor Utrecht.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon CO2-recycling Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
CO2-recycling
Francesco werkt aan CO2 omzetten naar chemicaliën.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Jij en chemie? Dat geloof ik niet Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Jij en chemie? Dat geloof ik niet
Elisa is nu vierdejaarsstudent Chemie in Amsterdam.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Op de mavo wilde ik al scheikunde studeren Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Beroep
Op de mavo wilde ik al scheikunde studeren
Lara is chemisch analist bij het bedrijf Astellas.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Als chemisch technoloog is elke dag anders Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Beroep
Als chemisch technoloog is elke dag anders
Ontdek wat Catrien zo leuk vindt aan haar baan als technoloog.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Slim membranen maken; in water Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Slim membranen maken; in water
Wiebe doet onderzoek naar membranen in water.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Een duurzame coating Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Een duurzame coating
Hung Chien zoekt een duurzame manier om coatings te maken.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Spioneren met je immuunsysteem Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Spioneren met je immuunsysteem
Frans onderzoekt het immuun-systeem voor betere vaccins.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Orgaanschade omkeren Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Orgaanschade omkeren
Patricia doet onderzoek naar synthetische materialen.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Voorsprong met een chemische achtergrond Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Beroep
Voorsprong met een chemische achtergrond
Bekijk Ruben als management trainee bij Remondis.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Levend materiaal op basis van de natuur Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Levend materiaal op basis van de natuur
Peter onderzoekt slim materiaal gebaseerd op de natuur.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Chemie is meer dan alleen maar deeltjes Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Chemie is meer dan alleen maar deeltjes
Ontdek de studie Chemische Technologie samen met Miriam!
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Van het laboratorium naar Pinkpop Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Beroep
Van het laboratorium naar Pinkpop
Bekijk Koen als research and development technologist.
Bekijk de story
studieorientatie icoon Ik voelde mij snel thuis in deze studie
Hbo | Chemie
Studie
Ik voelde mij snel thuis in deze studie
Volgens Hylke doorgrond je met de juiste formules elk proces.
Bekijk het interview
studieorientatie icoon Je bent bij deze studie geen nummer!
Hbo | Chemie
Studie
Je bent bij deze studie geen nummer!
Lees hoe Marjolein Chemische Technologie vindt.
Bekijk het interview
studieorientatie icoon Goed persoonlijk contact met docenten Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Goed persoonlijk contact met docenten
Matthew koos na het mbo voor de opleiding Chemie.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Je bent wel met serieus werk bezig Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Je bent wel met serieus werk bezig
Docenten en studenten vertellen over de hbo-studie Chemie.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Foute keuzes bestaan niet
Hbo | Chemie
Studie
Foute keuzes bestaan niet
Judesha vertelt over haar studiekeuze proces.
Bekijk het artikel
studieorientatie icoon Ik leer ook van dingen naast mijn studie Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Ik leer ook van dingen naast mijn studie
Nick studeert Chemie en heeft een top tijd.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Op kleine schaal grote problemen oplossen Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Op kleine schaal grote problemen oplossen
Krzysztof doet onderzoek naar macromoleculen.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Medicijnen maken van rotte appels Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Medicijnen maken van rotte appels
Uniek project van studenten Chemische Technologie.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Het mooie aan deze studie zijn de grote labs Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Het mooie aan deze studie zijn de grote labs
Studenten laten je alle ins and outs zien van hbo Chemie.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Timo is chemisch technoloog en projectmanager Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Techniek & Ontwerp
Beroep
Timo is chemisch technoloog en projectmanager
Hij deelt zijn werkervaringen graag met jou.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Diploma (bijna) gehaald en nu!?
Hbo | Chemie
Studie
Diploma (bijna) gehaald en nu!?
Lees waarom Femke koos voor het hbo na het vwo.
Bekijk het artikel