- Gadolinium
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Gadolinium Europium ← Gadolinium → Terbium — 
64Gd ↑ Gd ↓ Cm Table complète • Table étendue Informations générales Nom, symbole, numéro Gadolinium, Gd, 64 Série chimique Lanthanides Groupe, période, bloc L/A, 6, f Masse volumique 7,901 g·cm-3 (25 °C)[1] Couleur blanc argenté No CAS [2] Propriétés atomiques Masse atomique 157,25 ± 0,03 u [1] Rayon atomique (calc) 188 pm (233 pm) Rayon de covalence 1,96 ± 0,06 Å [3] Configuration électronique [Xe] 4f7 5d1 6s2 Électrons par niveau d’énergie 2, 8, 18, 25, 9, 2 État(s) d’oxydation 3 Oxyde basique Structure cristalline Hexagonale Propriétés physiques État ordinaire solide Point de fusion 1 313 °C [1] Point d’ébullition 3 273 °C [1] Énergie de fusion 10,05 kJ·mol-1 Énergie de vaporisation 359,4 kJ·mol-1 Volume molaire 19,9×10-6 m3·mol-1 Pression de vapeur 24 400 Pa à 1 585 K Vitesse du son 2 680 m·s-1 à 20 °C Divers Électronégativité (Pauling) 1,20 Chaleur massique 230 J·kg-1·K-1 Conductivité électrique 0,736×106 S·m-1 Conductivité thermique 10,6 W·m-1·K-1 Énergies d’ionisation[4] 1re : 6,14980 eV 2e : 12,09 eV 3e : 20,63 eV 4e : 44,0 eV Isotopes les plus stables iso AN Période MD Ed PD MeV 144[5]Gd {syn.} stable avec 82 neutrons 146Gd {syn.} 1,03×108 a α 2.529 142Nd 152Gd 0,20 % 1,08×1014 a α 2.205 148Sm 154Gd 2,18 % stable avec 90 neutrons 155Gd 14,80 % stable avec 91 neutrons 156Gd 20,47 % stable avec 92 neutrons 157Gd 15,65 % stable avec 93 neutrons 158Gd 24,84 % stable avec 94 neutrons 160Gd 21,86 % 1,3×1021 a double β- no data 160Dy Précautions Directive 67/548/EEC[6] 
FPhrases R : 15, Phrases S : 7/8, 43, SGH[7] 
AttentionUnités du SI & CNTP, sauf indication contraire. Le gadolinium est un élément chimique, de symbole Gd et de numéro atomique 64.
Sommaire
Caractéristiques notables
Gadolinium
Le gadolinium est un métal des terres rares. Il est gris argent, malléable et ductile à la température ambiante.
Il cristallise sous forme hexagonale à température ambiante, mais possède une autre forme allotropique connue sous le nom de forme béta, de structure cubique à corps centré au-dessus de 1508 K.Le gadolinium est assez stable dans l'air sec. En revanche, il s'oxyde rapidement dans l'air humide. Le gadolinium réagit lentement avec l'eau et est soluble dans les acides dilués.
L'oxyde de gadolinium a été isolé en 1880 par Jean Charles Galissard de Marignac et Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran prépara le métal pur en 1886. Son nom provient du minerai duquel il a été d'abord obtenu, la gadolinite.
Il est ferromagnétique et son point de Curie est 293 K soit environ 20 °C. Il a la plus grande capacité d'absorption des neutrons thermiques des éléments naturels (49000 barns).
Le gadolinium présente une certaine toxicité. En effet, il entre en compétition avec le calcium dans les processus calcium-dépendants du corps humain (respiration, battements du cœur, contraction des muscles, coagulation...) et peut mener à de graves dommages selon sa concentration. C'est pourquoi les composés du gadolinium qui sont utilisés en médecine comme agent de contraste pour l'imagerie par résonance magnétique (IRM) sont obligatoirement complexés. Ainsi, leur toxicité est annulée.
Il est aujourd'hui principalement extrait de la monazite ((Ce, La, Th, Nd, Y)PO4) et de la bastnasite ((Ce, La,Y)CO3F).
Utilisation
- Alliages : On ajoute du gadolinium (jusqu'à concurrence de 1 %) à de l'acier au chrome pour améliorer la dureté et les propriétés de transformation.
- On utilise le grenat de gadolinium-gallium (GGG) de Gd3Ga5O12 pour fabriquer des lasers, une fois dopé avec le néodyme, l'ytterbium ou le dysprosium. Des développements sont en cours pour mettre au point des lasers à rayons X avec le Nd:GGG, Le GGG est également utilisé comme substrat pour la fabrication de composants (ferrites) hyperfréquence en couche mince.
- Substance phosphorescente dans des tubes cathodiques
- Alliages supraconducteurs
- Agent de contraste dans l'imagerie par résonance magnétique (IRM) où il est associé avec un chélateur ou un ligand qui inhibe ses propriétés toxiques (par compétitivité avec le calcium et précipite le pH physiologique).
- Absorbant neutronique sous sa forme oxydée Gd2O3 dans certains réacteurs nucléaires afin d'en limiter la réactivité en début de vie grâce aux propriétés neutrophage des isotopes 155Gd (60 kbarn) et surtout 157Gd (254 kbarn) qui par capture se transforment respectivement en isotope 156Gd et 158Gd, pratiquement non absorbants (sections efficaces de l'ordre du barn). La cinétique d'usure du Gadolinium est très particulière (effet de peau) en effet sous irradiation son poids neutronique reste assez constant jusqu'à un point de rupture où son efficacité décroit très rapidement.
- Une équipe française teste un réfrigérateur qui fonctionne en magnétisant ce matériau[8].
Notes et références
- (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc, 2009, 90e éd., Relié, 2804 p. (ISBN 978-1-420-09084-0)
- Base de données Chemical Abstracts interrogée via SciFinder Web le 15 décembre 2009 (résultats de la recherche)
- (en) Beatriz Cordero, Verónica Gómez, Ana E. Platero-Prats, Marc Revés, Jorge Echeverría, Eduard Cremades, Flavia Barragán et Santiago Alvarez, « Covalent radii revisited », dans Dalton Transactions, 2008, p. 2832 - 2838 [lien DOI]
- (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC, 2009, 89e éd., p. 10-203
- Atomic Weights and Isotopic Compositions for Gadolinium sur NIST PL
- Entrée du numéro CAS « 7440-54-2 » dans la base de données de produits chimiques GESTIS de la IFA (organisme allemand responsable de la sécurité et de la santé au travail) (allemand, anglais) (JavaScript nécessaire)
- SIGMA-ALDRICH
- David Larousserie, Les aimants du froid, mars 2007.
Voir aussi
s1 s2 g f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8 f9 f10 f11 f12 f13 f14 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10 p1 p2 p3 p4 p5 p6 1 H He 2 Li Be B C N O F Ne 3 Na Mg Al Si P S Cl Ar 4 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr 5 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe 6 Cs Ba La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn 7 Fr Ra Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo 8 Uue Ubn * Ute Uqn Uqu Uqb Uqt Uqq Uqp Uqh Uqs Uqo Uqe Upn Upu Upb Upt Upq Upp Uph Ups Upo Upe Uhn Uhu Uhb Uht Uhq Uhp Uhh Uhs Uho ↓ g1 g2 g3 g4 g5 g6 g7 g8 g9 g10 g11 g12 g13 g14 g15 g16 g17 g18 * Ubu Ubb Ubt Ubq Ubp Ubh Ubs Ubo Ube Utn Utu Utb Utt Utq Utp Uth Uts Uto Métalloïdes Non-métaux Halogènes Gaz rares Métaux alcalins Métaux alcalino-terreux Métaux de transition Métaux pauvres Lanthanides Actinides Superactinides Éléments non classés Catégories :- Produit chimique facilement inflammable
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