Что такое «горючий яд», какими будут холодильники будущего, какая засекреченная единица измерения стала применятся учёными всего мира и причём здесь сарай.
Сегодня рассматриваем гадолиний.
Свойства
Гадолиний (Gd) был открыт в 1880 году, но физически выделен в чистом виде только через 55 лет. Он был наречён от наименования минерала гадолинита, который, в свою очередь, получил своё название по имени Юхана Гадолина - финского химика, подданного Российской Империи.
Только два элемента в группе редкоземельных металлов (РЗМ) названы по имени реально существовавших людей: гадолиний и самарий.
Чистый металл достаточно устойчив в сухом воздухе. При температуре ниже +20°С является ферромагнетиком, причём при низких температурах его намагниченность выше, чем у железа. При более высокой температуре становится парамагнетиком.
Также гадолиний имеет редкое свойство расширяться при охлаждении.
Применение
Одним из самых известных применений является раствор на основе Gd, который вводят внутривенно для получения более качественного контрастного изображения при процедуре МРТ.
Кроме того, соединение гадолиния и тербия используется в качестве люминофора для придания видимости рентгеновскому излучению.
Иттриево-гадолиниевый гранат является компонентом микроволновых, оптических и прочих электронных устройств.
Также Gd обладает сверхпроводящими свойствами и входит в состав некоторых соединений - высокотемпературных сверхпроводников. Они востребованы при производстве, например, ветрогенераторов.
Металлургическая отрасль использует гадолиний в качестве легирующей добавки: 1% Gd кардинально повышает обрабатываемость и устойчивость к коррозии стали, хрома и других металлов.
Хлорид гадолиния – отличный катализатор при производстве пластмасс и сушильный агент для текстиля.
Сульфат гадолиния применяется в лёгкой промышленности как краситель.
Одно из уникальных свойств гадолиния – магнитокалорический эффект. При вхождении в магнитное поле Gd нагревается, а при выходе из него - охлаждается. Такими же качествами обладают сплавы гадолиния с кремнием и германием. В настоящее время это свойство используется для разработки экологичных энергосбереающих магнитных холодильников, которые в перспективе должны будут заменить компрессорные устройства с вредными жидкими хладагентами.
Добыча
Металл занимает 41-е место по распространённости в земной коре среди всех элементов. Его больше, чем бериллия, урана и олова.
Всего в мире добывается несколько сотен тонн оксида гадолиния. По данным U. S. Geological Survey в Индии Gd составляет 1,2% добываемых РЗМ (около 35 тонн), в Австралии - 1,09% (196 тонн), в России - 0,6% (16 тонн), в США – 0,21% (90 тонн).
Все месторождения в вышеперечисленных странах имеют церий в качестве главного добываемого металла.
Гораздо более высокое содержание Gd (4,2%-6%) в «иттриевых» месторождениях, которые сконцентрированы большей частью на территории южного Китая.
КНР является главным добытчиком в мире. Однако поставки на внешний рынок не осуществляются, и цену определить крайне трудно.
Нейтронный яд
Конструкционные материалы ядерных реакторов выполнены из материалов с очень низким поглощением нейтронов. Тем не менее, в некоторых случаях требуются вещества, которые, наоборот, обладают высокой способностью к поглощению тепловых нейтронов.
Такое вещество называют нейтронным ядом (он же «горючий яд» или «ядерный яд»). Его в виде топливных таблеток закладывают в инженерные сборки ядерных реакторов, что позволяет сделать реакцию более контролируемой.
Наилучшими исходными материалами для этих целей являются элементы с высоким эффективным сечением ядра.
Самые высокие показатели - у гадолиния (61 тыс. барнов и 254 тыс. барнов, в зависимости от изотопа). Неудивительно, что он и используется в этом качестве. В процессе реакции он полностью «выгорает».
Стандартная единица измерения эффективного сечения ядер - barn (дословно: амбар, сарай, хлев) была секретным термином при работе над первой ядерной бомбой («Манхэттенский проект»). Таким образом разработчики надеялись ввести в заблуждение советскую разведку.
Название закрепилось и в настоящее время барн (килобарн, мегабарн, микробарн и т. д.) является единицей измерения Международной организации законодательной метрологии, но только для ядерной физики.
Возможно, вам также будет интересно:
Если узнали что-то новое, просьба оставить лайк. Если есть что добавить, пишите комментарий. Подпишитесь на канал, и мы обещаем ещё много интересного.