64 Gd Gadolinium
Atommasse:
157,25
Fase (ved 25 °C):
Fast
Smeltepunkt:
1313 °C / 1586 K
Kokepunkt:
3250 °C / 3523 K
Vis flere fakta
Gruppe:
3
Periode:
6
Blokk:
f
Elektronkonfigurasjon:
[Xe]6s<sup>2</sup>4f<sup>7</sup>5d<sup>1</sup>
Elektronegativitet:
1,20
Tetthet (ved 25 °C):
7,900 g/cm³
Vis færre fakta
Foto: Øystein Foss, UiO

Gadolinium

Gadolinium er et metallisk grunnstoff som hører til den gruppen grunnstoff vi kaller lantanoidene. Metallet er sølvhvitt, duktilt og relativt stabilt i tørr luft. I fuktig luft korroderer gadolinium raskt.

Lantanoidene viser sterkt slektskap og har mye av de samme egenskapene. Historisk var det derfor vanskelig å skille disse grunnstoffene fra hverandre. Og det samme gjelder historien vi ønsker å fortelle på disse nettsidene. Her finner du en fellesartikkel om lantanoidene.

Anvendelser

Et Gadolinium-basert MR kontrastmiddel produseres av GE Healtcare på Lindesnes.

Gadolinium påvirkes av sterke magnetfelt og responsen kan måles. Et eksempel på bruk av dette er i den medisinske billedteknikken som kalles MR (magnetisk resonans). MR brukes bl.a. til å lete etter kreftsvulster i hjernen, og da er det nyttig å bruke et såkalt kontrastmiddel for å gjøre bildene skarpere og bedre. Gadolinium har evnen til å forsterke MR-bildene ved at det påvirker oppførselen til hydrogenkjernene i kroppen når de blir utsatt for det sterke magnetfeltet inne i en MR-maskin.

Siden gadolinium i seg selv ikke er sunt for kroppen bindes det til et organisk molekyl før det sprøytes inn i blodårene. Vi sier gjerne at vi lager et kompleks mellom gadolinium og en kompleksdanner. En produsent av kontrastmidler basert på gadolinium er GE Healthcare. På Lindesnes i Vest-Agder har GE Healthcare en fabrikk som blant annet lager det gadoliniumholdige kontrastmiddelet gadodiamid.

I løpet av et år bruker Lindesnes Fabrikker over åtte tonn gadolinium, som stort sett kommer fra Kina. Én kontrastmiddeldose til en voksen mann kan f.eks. inneholde 1.25 g gadolinium (avhengig av hva man skal ta bilde av), så til sammen brukes gadodiamid i mange millioner undersøkelser hvert år rundt omkring i verden.

Grunnstoffet for miljøvennlige kjøleskap?

Gadolinium er ferromagnetisk ved temperaturer under 16 °C. Det at gadolinium ordnes magnetisk nær romtemperatur og det at metallet har et svært høyt magnetisk moment gjør at legeringer/forbindelser av gadolinium studeres med tanke på magnetisk kjøling. Dette er et spennende alternativ til konvensjonell kompressorbasert kjøling, hvor man i stedet for å komprimere og ekspandere en gass, utnytter den kjøleeffekten som kan oppnås ved å magnetisere og avmagnetisere et magnetisk materiale. Et slikt materiale endrer temperatur når det utsettes for et ytre magnetfelt. Magnetisk kjøling har i årtier blitt brukt i laboratorier over hele verden for å oppnå ekstremt lave temperaturer (< 4K). Oppdagelsen av materialer med høy kjøleeffekt nær romtemperatur har gjort det mulig å benytte metoden til mer dagligdagse formål som i kjøleskap og luftkondisjoneringsanlegg. Magnetisk kjøling har potensielt både økonomiske og miljømessige fordeler i forhold til konvensjonelle kjøleteknikker, og derfor satses det intensivt på å bringe teknologien fram til det kommersielle markedet.

Kontrastmiddelet gadodiamid består av gadolinium og kompleksdanneren DTPA-BMA, som står for diethylenetriamine pentaacetic acid bismethylamide. Gadodiamid lages i en kjemisk produksjonsprosess som går over flere trinn, der hvert trinn består av kjemiske reaksjoner og påfølgende rensetrinn som trengs for å bli kvitt biproduktene i reaksjonene. Slike rensetrinn kan f.eks. være krystalliseringer og filtreringer.

Gadolinium har høyt nøytroninnfangningstversnitt og brukes i noen grad i kontrollstaver i atomreaktorer.

Navn

Gadolinitt, Be2FeY2Si2O10, fra Hidra. Foto: Per Aas, Naturhistorisk museum, UiO.

Grunnstoffet er oppkalt etter den finske kjemikeren Johan Gadolin som ble født i 1760 i Åbo (den gangen en del av Sverige) eller Turku som byen kalles på finsk. Gadolin undersøkte det første sjeldne jordartmineralet som i dag er kjent som gadolinitt.

Historie

Den sveitsiske kjemiker Jean-Charles-Galinard de Marignac oppdaget i 1880 ukjente linjer ved spektroskopiske undersøkelser av didydiumoksid og gadolinitt. Disse linjene skyltes det til da ukjente grunnstoffet gadolinium. Franske Paul Émile Lecoq de Boisbaudran separerte gadoliniumoksid fra yttriumoksid 6 år senere.

Fremstilling

Metallet kan fremstilles ved først å omdanne oksidet til fluorid og så redusere dette oksidet med kalsium under inerte (ikke-reaktive) betingelser.

Forekomst

Gadolinium finnes i forskjellige mineraler hvorav monazitt og bastnäsitt er de viktigste. Disse er beskrevet generelt i fellesteksten om lantanoidene.