ガドリニウム

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ユウロピウム ← ガドリニウム → テルビウム
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Gd
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Cm
Element 1: 水素 (H),
Element 2: ヘリウム (He),
Element 3: リチウム (Li),
Element 4: ベリリウム (Be),
Element 5: ホウ素 (B),
Element 6: 炭素 (C),
Element 7: 窒素 (N),
Element 8: 酸素 (O),
Element 9: フッ素 (F),
Element 10: ネオン (Ne),
Element 11: ナトリウム (Na),
Element 12: マグネシウム (Mg),
Element 13: アルミニウム (Al),
Element 14: ケイ素 (Si),
Element 15: リン (P),
Element 16: 硫黄 (S),
Element 17: 塩素 (Cl),
Element 18: アルゴン (Ar),
Element 19: カリウム (K),
Element 20: カルシウム (Ca),
Element 21: スカンジウム (Sc),
Element 22: チタン (Ti),
Element 23: バナジウム (V),
Element 24: クロム (Cr),
Element 25: マンガン (Mn),
Element 26: 鉄 (Fe),
Element 27: コバルト (Co),
Element 28: ニッケル (Ni),
Element 29: 銅 (Cu),
Element 30: 亜鉛 (Zn),
Element 31: ガリウム (Ga),
Element 32: ゲルマニウム (Ge),
Element 33: ヒ素 (As),
Element 34: セレン (Se),
Element 35: 臭素 (Br),
Element 36: クリプトン (Kr),
Element 37: ルビジウム (Rb),
Element 38: ストロンチウム (Sr),
Element 39: イットリウム (Y),
Element 40: ジルコニウム (Zr),
Element 41: ニオブ (Nb),
Element 42: モリブデン (Mo),
Element 43: テクネチウム (Tc),
Element 44: ルテニウム (Ru),
Element 45: ロジウム (Rh),
Element 46: パラジウム (Pd),
Element 47: 銀 (Ag),
Element 48: カドミウム (Cd),
Element 49: インジウム (In),
Element 50: スズ (Sn),
Element 51: アンチモン (Sb),
Element 52: テルル (Te),
Element 53: ヨウ素 (I),
Element 54: キセノン (Xe),
Element 55: セシウム (Cs),
Element 56: バリウム (Ba),
Element 57: ランタン (La),
Element 58: セリウム (Ce),
Element 59: プラセオジム (Pr),
Element 60: ネオジム (Nd),
Element 61: プロメチウム (Pm),
Element 62: サマリウム (Sm),
Element 63: ユウロピウム (Eu),
Element 64: ガドリニウム (Gd),
Element 65: テルビウム (Tb),
Element 66: ジスプロシウム (Dy),
Element 67: ホルミウム (Ho),
Element 68: エルビウム (Er),
Element 69: ツリウム (Tm),
Element 70: イッテルビウム (Yb),
Element 71: ルテチウム (Lu),
Element 72: ハフニウム (Hf),
Element 73: タンタル (Ta),
Element 74: タングステン (W),
Element 75: レニウム (Re),
Element 76: オスミウム (Os),
Element 77: イリジウム (Ir),
Element 78: 白金 (Pt),
Element 79: 金 (Au),
Element 80: 水銀 (Hg),
Element 81: タリウム (Tl),
Element 82: 鉛 (Pb),
Element 83: ビスマス (Bi),
Element 84: ポロニウム (Po),
Element 85: アスタチン (At),
Element 86: ラドン (Rn),
Element 87: フランシウム (Fr),
Element 88: ラジウム (Ra),
Element 89: アクチニウム (Ac),
Element 90: トリウム (Th),
Element 91: プロトアクチニウム (Pa),
Element 92: ウラン (U),
Element 93: ネプツニウム (Np),
Element 94: プルトニウム (Pu),
Element 95: アメリシウム (Am),
Element 96: キュリウム (Cm),
Element 97: バークリウム (Bk),
Element 98: カリホルニウム (Cf),
Element 99: アインスタイニウム (Es),
Element 100: フェルミウム (Fm),
Element 101: メンデレビウム (Md),
Element 102: ノーベリウム (No),
Element 103: ローレンシウム (Lr),
Element 104: ラザホージウム (Rf),
Element 105: ドブニウム (Db),
Element 106: シーボーギウム (Sg),
Element 107: ボーリウム (Bh),
Element 108: ハッシウム (Hs),
Element 109: マイトネリウム (Mt),
Element 110: ダームスタチウム (Ds),
Element 111: レントゲニウム (Rg),
Element 112: コペルニシウム (Cn),
Element 113: ニホニウム (Nh),
Element 114: フレロビウム (Fl),
Element 115: モスコビウム (Mc),
Element 116: リバモリウム (Lv),
Element 117: テネシン (Ts),
Element 118: オガネソン (Og),
Gadolinium has a hexagonal crystal structure
64Gd
外見
銀白色
一般特性
名称, 記号, 番号 ガドリニウム, Gd, 64
分類 ランタノイド
族, 周期, ブロック n/a, 6, f
原子量 157.25 
電子配置 [Xe] 4f7 5d1 6s2
電子殻 2, 8, 18, 25, 9, 2（画像）
物理特性
相 固体
密度（室温付近） 7.90 g/cm3
融点での液体密度 7.4 g/cm3
融点 1585 K, 1312 °C, 2394 °F
沸点 3546 K, 3273 °C, 5923 °F
融解熱 10.05 kJ/mol
蒸発熱 301.3 kJ/mol
熱容量 (25 °C) 37.03 J/(mol·K)
蒸気圧（推定）
圧力 (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
温度 (K) 1836 2028 2267 2573 2976 3535
原子特性
酸化数 1, 2, 3（弱塩基性酸化物）
電気陰性度 1.20（ポーリングの値）
イオン化エネルギー 第1： 593.4 kJ/mol
第2： 1170 kJ/mol
第3： 1990 kJ/mol
原子半径 180 pm
共有結合半径 196 ± 6 pm
その他
結晶構造 六方晶系
磁性 強磁性/常磁性
292 K で転移[1]
電気抵抗率 (r.t.) (α, poly) 1.310 µΩ⋅m
熱伝導率 (300 K) 10.6 W/(m⋅K)
熱膨張率 (100 °C) (α, poly) 9.4 μm/(m⋅K)
音の伝わる速さ
（微細ロッド） 		(20 °C) 2680 m/s
ヤング率 (α form) 54.8 GPa
剛性率 (α form) 21.8 GPa
体積弾性率 (α form) 37.9 GPa
ポアソン比 (α form) 0.259
ビッカース硬度 570 MPa
CAS登録番号 7440-54-2
主な同位体
詳細はガドリニウムの同位体を参照
同位体 NA 半減期 DM DE (MeV) DP
152Gd 0.20 % 1.08 × 1014 y α 2.205 148Sm
154Gd 2.18 % 中性子90個で安定
155Gd 14.80 % 中性子91個で安定
156Gd 20.47 % 中性子92個で安定
157Gd 15.65 % 中性子93個で安定
158Gd 24.84 % 中性子94個で安定
160Gd 21.86 % > 1.3 × 1021 y β-β- 1.7 160Dy

ガドリニウム (英: gadolinium [ˌɡædɵˈlɪniəm]) は原子番号64の元素。元素記号は Gd。希土類元素の一つ。ランタノイドに属す。

名称[編集]

ガドリニウムの語源は、フィンランドの鉱物学者である ヨハン・ガドリン (J.Gadolin, 1760-1852) から[2]。ヨハンはイットリア鉱石からガドリニウムを分離したほか、同鉱石の主成分であるイットリウムを発見したことでも知られる。

性質[編集]

銀白色（白色）で展延性のある希土類。常温、常圧で安定な結晶構造は、六方最密充填構造 (HCP)。1235 °Cを超えると体心立方格子のβ形に変わる。比重は7.9、融点は1312 °C、沸点は約3000 °C。水にゆっくりと溶け、酸には易溶。安定な原子価は+3価。

ガドリニウムは、最大14個の電子が入る 4f 軌道が、占有可能な電子数の半分にあたる7個の電子で占有されており、7つの不対電子を持つ。そのため、7つの異なる軌道に合成スピン角運動量による磁気モーメントが最大となる。このことからガドリニウム錯体（Gd-DOTA 等）は磁性材料や MRI 検査用の造影剤（T1短縮効果）に利用されている。

詳細は「MRI造影剤」を参照

3価の陽イオン Gd3+ も 4f7 の球対称な電子配置を取るため、化合物中の原子価も無色の3価が唯一安定な状態となる。

室温以下で強磁性も示し、そのキュリー点は20 °C (292 K) である[1]。

また、ガドリニウムは中性子吸収断面積が非常に大きいので、原子炉の制御材料などに使われる。中でもガドリニウム157の吸収力が優れている。

歴史[編集]

ジャン・マリニャック (J.C.G.de Marignac) が1880年に発見[2]。

ガドリニウムの化合物[編集]

同位体[編集]

詳細は「ガドリニウムの同位体」を参照

出典[編集]

[脚注の使い方]
  1. ^ a b Charles Kittel (1996). Introduction to Solid State Physics. New York: Wiley. p. 449 
  2. ^ a b 桜井弘『元素111の新知識』講談社、1998年、279頁。ISBN 4-06-257192-7。 
  3. ^ 300 Kの室温と熱平衡状態にある運動エネルギーが0.025 eV（速度2200 m/s）程度の中性子の事
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周期表
  1 2   3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
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 Nh Fl Mc Lv Ts Og
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