가돌리늄

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가돌리늄(64Gd)
64 EuGdTb
-

Gd

Cm
일반적 성질
, 주기, 구역 n/a, 6주기, f-구역
화학 계열 란타넘족
겉보기 은백색
Gd,64.jpg
원자 질량 157.25(3) g/mol
전자 배열 [Xe] 4f7 5d1 6s2
준위전자 2, 8, 18, 25, 9, 2
가돌리늄의 전자껍질 (2, 8, 18, 25, 9, 2)
물리적 성질
상태 고체
밀도 (실온) 7.90 g·cm−3
액체 밀도 (녹는점) 7.4 g·cm−3
녹는점 1585 K
끓는점 3546 K
융해열 10.05 kJ/mol
기화열 301.3 kJ/mol
열용량 (25 °C) 37.03 J/(mol·K)
증기압
압력(Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
온도(K) (1836) (2028) (2267) (2573) (2976) (3535)
원자의 성질
산화수 3
(염기성 산화물)
전기 음성도 1.20 (폴링 척도)
이온화 에너지 1차: 593.4 kJ/mol
2차: 1170 kJ/mol
3차: 1990 kJ/mol
원자 반지름 180 pm
원자 반지름 (계산) 233 pm
그 밖의 성질
결정 구조 육방정계
자기적 질서 강자성
전기저항률 (실온) (α, poly) 1.310μΩ·m
열전도율 (300 K) 10.6 W/(m·K)
열팽창계수 (100 °C) (α, poly)
9.4 µm/(m·K)
음속 (막대) (20 °C) 2680 m/s
영률 (α form) 54.8 GPa
전단 탄성 계수 (α form) 21.8 GPa
부피 탄성 계수 (α form) 37.9 GPa
푸아송 비 (α form) 0.259
비커스 굳기 570 MPa
CAS 등록번호 7440-54-2
주요 동위 원소
동위체 존재비 반감기 DM DE
(MeV)
DP
152Gd 0.20% 1.08×1014 y α 2.205 148Sm
154Gd 2.18% 안정
155Gd 14.80% 안정
156Gd 20.47% 안정
157Gd 15.65% 안정
158Gd 24.84% 안정
160Gd 21.86% >1.3×1021y β-β- 1.7 160Dy
동위 원소 목록

가돌리늄(←영어: gadolinium 개덜리니엄[*], 문화어: 가돌리니움←독일어: Gadolinium 가돌리니움[*])은 화학 원소로 기호는 Gd(←라틴어: gadolinium 가돌리니움[*]), 원자 번호는 64이다. 이 원소는 희토류 원소 중 하나이다. 핀란드의 화학자 요한 가돌린의 이름을 딴 원소이다. 은백색의 연성전성이 있는 금속으로 희토류 원소에 속한다. 1880년 스위스마리냐크(Jean Charles Galissard de Marignac)가 분광기를 이용해 처음 발견하여 이름을 붙였다. 1886년 프랑스의 화학자 르코크 드 부아보드랑이 최초로 순수한 형태로 분리하였다.

특성[편집]

물리적 특성[편집]

가돌리늄은 은백색의 연성과 전성이 있는 희토류 금속이다. 실온에서는 빽빽하게 배열된 α구조를 이루지만 1235℃ 이상으로 가열하면 체심 입방 구조를 가지는 β구조로 전환된다. 157Gd는 안정한 핵종 중에서 중성자를 가장 많이 포획할 수 있다. 20℃ 이하에서는 강자성이며 그 이상의 온도에서는 강한 상자성을 나타낸다. 자기장에 들어가면 온도가 올라가고 다시 나오면 온도가 내려가는 자기 열량 효과를 보이는 원소이기도 하다.

동위 원소[편집]

자연에는 가돌리늄의 안정한 동위 원소 여섯 가지(154Gd,155Gd,156Gd,157Gd,158Gd,160Gd)가 존재하고 1가지의 방사성 동위 원소(152Gd)가 존재한다. 이 중 가장 많은 것은 158Gd으로 존재 비율은 24.84%이다. 29종류의 방사성 동위 원소가 알려져 있는데 이 중 가장 안정한 것은 152Gd으로 1.08×1014년의 반감기를 거쳐 알파 붕괴한다. 150Gd은 1.79×106년의 반감기를 가진다. 이외의 방사성 동위 원소들은 반감기가 74.7년 이하이다.

역사[편집]

가돌리늄이라는 이름은 핀란드의 화학자이자 지리학자인 요한 가돌린의 이름에서 따온 것이다. 1880년, 스위스의 화학자 마리냐크가돌리나이트라는 광물과 세라이트(세륨을 포함한 규산염 광물)에서 이 원소로 인해 생긴 선 스펙트럼을 관찰하였다. 이후, 세라이트에 더 많은 양의 가돌리늄이 있는 것으로 밝혀졌고 마리냐크는 여기서 가돌리늄 산화물(가돌리나)을 분리해내고 새로운 원소임을 확인하였다. 1886년 프랑스부아보드랑이 가돌리늄 산화물로부터 순수한 가돌리늄을 분리해냈다.

존재[편집]

가돌리늄은 다양한 종류의 광물에 포함되어 있다. 반응성이 큰 편이어서 순수한 상태로는 발견되지 않는다. 지각 속에는 6.2ppm 정도 함유되어 있다. 주 생산국은 중국, 미국, 브라질, 스리랑카, 인도, 호주 등이다. 매년 약 400톤 가량의 순수한 가돌리늄이 생산된다.

용도[편집]

가돌리늄은 널리 사용되지는 않지만 몇몇 특정한 분야에서 사용된다.

가돌리늄은 안정한 핵종 중에서 가장 중성자를 많이 흡수할 수 있다. 따라서 가돌리늄-157은 중성자를 이용해 종양을 제거하는 수술에 많이 사용된다. 중성자 방사선 사진술핵반응로의 차폐물로도 유용하게 사용된다. 캔두형 원자로에서 급하게 핵반응을 감속시켜야 할 경우에도 사용된다. 또, , 크로뮴 등의 금속에 1% 정도 혼합한 합금은 가열해도 공기 중에서 잘 산화되지 않고 금속공학적 특성이 뛰어나다. 자기장과 관련된 특성 때문에 MRI에도 사용되며 가돌리늄 화합물은 녹색 형광을 발하기 때문에 컬러 TV의 녹색 부분에 사용되기도 한다.

외부 연결[편집]