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Gd 64

Gadolinium (Gd)

lanthanide
Période: 6 Bloc: f

Solid

Masse atomique relative standard

157,25 u

Configuration électronique

[Xe] 6s2 4f7 5d1

Point de fusion

1312,85 °C

Point d’ébullition

3272,85 °C

Masse volumique

7900 kg/m³

États d’oxydation

0, +1, +2, +3

Électronégativité (Pauling)

1,2

Énergie d’ionisation (1re)

6,1498 eV

Année de découverte

1886

Rayon atomique

180 pm

Détails

Origine du nom Named after the mineral gadolinite.
Pays de découverte Switzerland
Découvreurs Jean de Marignac

Gadolinium is a silvery lanthanide metal and one of the middle rare-earth elements. Its chemistry is dominated by the +3 oxidation state, but its seven unpaired 4f electrons give it unusually strong magnetic behavior for a rare-earth element. Natural gadolinium is a mixture of stable isotopes, with ¹⁵²Gd very long-lived and weakly radioactive. The element is technologically important in magnetic materials, neutron absorption, phosphors, and medical contrast agents.

As with other related rare-earth metals, gadolinium is silvery white, has a metallic luster, and is malleable and ductile. At room temperature, gadolinium crystallizes in the hexagonal, close-packed alpha form. Upon heating to 1235°C, alpha gadolinium transforms into the beta form, which has a body-centered cubic structure.

The metal is relatively stable in dry air, but tarnishes in moist air and forms a loosely adhering oxide film which falls off and exposes more surface to oxidation. The metal reacts slowly with water and is soluble in dilute acid.

Gadolinium has the highest thermal neutron capture cross-section of any known element (49,000 barns).

The name derives from the mineral gadolinite, in which it was found, and that had been named for the Finnish rare earth chemist Johan Gadolin. Gadolinium was discovered by the Swiss chemist Jean-Charles Galissard de Marignac in 1886, who produced a white oxide in a samarskite mineral. In 1886, the French chemist Paul-Emile Lecoq de Boisbaudran gave the name gadolinium.

Spectroscopic evidence for the existence of gadolinium was first observed by the Swiss chemist Jean Charles Galissard de Marignac in the minerals didymia and gadolinite ((Ce, La, Nd, Y)2FeBe2Si2O10) in 1880. Today, gadolinium is primarily obtained from the minerals monazite ((Ce, La, Th, Nd, Y)PO4) and bastnasite ((Ce,La,Y)CO3F).

From gadolinite, a mineral named for Gadolin, a Finnish chemist. The rare earth metal is obtained from the mineral gadolinite. Gadolinia, the oxide of gadolinium, was separated by Marignac in 1880 and Lecoq de Boisbaudran independently isolated it from Mosander's yttria in 1886.

Images

Propriétés

Propriétés chimiques

Électronégativité (Pauling)
1,2 Comparer : Électronégativité (Pauling) de tous les éléments →
Affinité électronique
0,132 eV
Énergie d’ionisation (1re)
6,1498 eV Comparer : Énergie d’ionisation (1re) de tous les éléments →
Énergie d’ionisation (2e)
12,076042 eV Comparer : Énergie d’ionisation (2e) de tous les éléments →
Énergie d’ionisation (3e)
20,540071 eV Comparer : Énergie d’ionisation (3e) de tous les éléments →
Énergie d’ionisation (4e)
44,440153 eV Comparer : Énergie d’ionisation (4e) de tous les éléments →
Énergie d’ionisation (5e)
64,800223 eV Comparer : Énergie d’ionisation (5e) de tous les éléments →
États d’oxydation
0, +1, +2, +3 Comparer : États d’oxydation de tous les éléments →
Électrons de valence
3 Comparer : Électrons de valence de tous les éléments →
Configuration électronique
[Xe] 6s2 4f7 5d1

Propriétés thermodynamiques

Enthalpie de fusion
0,10364305 eV Comparer : Enthalpie de fusion de tous les éléments →
Enthalpie de vaporisation
3,109292 eV Comparer : Enthalpie de vaporisation de tous les éléments →
Enthalpie de sublimation
4,124994 eV
Enthalpie d’atomisation
4,124994 eV
Enthalpie d’atomisation
4,119811 eV

Propriétés nucléaires

Protons
64 Comparer : Protons de tous les éléments →
Neutrons
94 Comparer : Neutrons de tous les éléments →
Isotopes connus
40 Comparer : Isotopes connus de tous les éléments →
Isotopes stables
5 Comparer : Isotopes stables de tous les éléments →
Isotope le plus stable
Gd-158
Année de découverte
1886

Abondance

Abondance (croûte terrestre)
6,2 mg/kg Comparer : Abondance (croûte terrestre) de tous les éléments →
Abondance (océan)
7 × 10−7 mg/L Comparer : Abondance (océan) de tous les éléments →

Structure cristalline

Paramètre de maille a
364 pm

Structure électronique

Électrons par couche
2, 8, 18, 25, 9, 2 Comparer : Électrons par couche de tous les éléments →

Identifiants

Numéro CAS
7440-54-2 Comparer : Numéro CAS de tous les éléments →
Symbole de terme
9D°2
InChI
InChI=1S/Gd
Clé InChI
UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N

Configuration électronique Mesuré

Charge ionique
Protons 64
Électrons 64
Charge Neutre
Configuration Gd: 4f⁷ 5d¹ 6s²
Configuration électronique
Mesuré
[Xe] 4f⁷ 5d¹ 6s²
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 5s² 5p⁶ 4f⁷ 5d¹ 6s²
Diagramme d’orbitales
1s
2/2
2s
2/2
2p
6/6
3s
2/2
3p
6/6
4s
2/2
3d
10/10
4p
6/6
5s
2/2
4d
10/10
5p
6/6
6s
2/2
4f
7/14 7↑
5d
1/10 1↑
Nombre total d’électrons: 64 Non appariés: 8 ?

Modèle atomique

Protons 64
Neutrons 94
Électrons 64
Nombre de masse 158
Stabilité Stable

Les isotopes diffèrent par leur nombre de neutrons, leur masse et leur stabilité — pas par la configuration électronique de l’atome neutre.

Modèle atomique schématique, non à l’échelle.

Empreinte atomique

Spectre d’émission / d’absorption

0 / 0 (0 0 avec intensité)
Mesuré
Émission Visible : 380–750 nm

Distribution isotopique

15824,8400%15620,4700%15715,6500%15514,8000%1542,1800%Nombre de masseAbondance naturelle (%)
Nombre de masseMasse atomique (u)Abondance naturelleDemi-vie
154 Stable153,9208741 ± 0,00000172,1800%Stable
155 Stable154,9226305 ± 0,000001714,8000%Stable
156 Stable155,9221312 ± 0,000001720,4700%Stable
157 Stable156,9239686 ± 0,000001715,6500%Stable
158 Stable157,9241123 ± 0,000001724,8400%Stable
Mesuré

Phase / État

1 atm / 101,325 kPa
Solide 25 °C (298,15 K)

Explication: 1287,8 °C en dessous du point de fusion (1312,85 °C)

Point de fusion 1312,85 °C
Point d’ébullition 3272,85 °C
Écart en dessous du point de fusion 1287,8 °C
0 K Température actuelle: 25 °C 6000 K
Échelle des phases

Schématique, non à l’échelle

Solide
Liquide
Gaz
Fusion
Ébullition
25°C
Solide
Liquide
Gaz
Actuel

Points de transition de phase

Point de fusion Littérature scientifique
1312,85 °C
Point d’ébullition Littérature scientifique
3272,85 °C
Phase actuelle Calculé
Solide

Énergies de transition

Enthalpie de fusion Littérature scientifique
0,10364305 eV

Énergie nécessaire pour faire fondre 1 mol au point de fusion

Enthalpie de vaporisation Littérature scientifique
3,109292 eV

Énergie nécessaire pour vaporiser 1 mol au point d’ébullition

Enthalpie de sublimation Littérature scientifique
4,124994 eV

Énergie nécessaire pour sublimer 1 mol au point de sublimation

Masse volumique

Masse volumique de référence Littérature scientifique
7900 kg/m³

Dans les conditions standard

Masse volumique actuelle Calculé
7900 kg/m³

Dans les conditions standard

Spectres atomiques

Affichage de 10 sur 64. Tri par charge ionique croissante.

Raies répertoriées ?

IonChargeNombre total de raiesProbabilités de transitionDésignations des niveaux
Gd I 03711619
Gd II +1465017
Gd III +215800
Gd IV +35000
Raies répertoriées par le NIST →

Niveaux répertoriés ?

IonChargeNiveaux
Gd I 0634
Gd II +1321
Gd III +228
Gd IV +35
Gd V +42
Gd VI +52
Gd VII +62
Gd VIII +72
Gd IX +82
Gd X +92
Niveaux répertoriés par le NIST →
64 Gd 157.25

Gadolinium — Visualiseur d’orbitales atomiques

[Xe]6s24f75d1
Niveaux d’énergie 2 8 18 25 9 2
États d’oxydation 0, +1, +2, +3
HOMO 5d n=5 · l=2 · m=-2
Gadolinium — Aperçu du visualiseur d’orbitales atomiques
Three.js se charge uniquement à la demande
64 Gd 157.25

Gadolinium — Visualiseur de structure cristalline

Hexagonal primitif · Pearson hP2
Expérimental
Pearson hP2
N° de coord. 12
Compacité 74.580%
Gadolinium — Aperçu du visualiseur de structure cristalline
Three.js se charge uniquement à la demande

Rayons ioniques

ChargeCoordinenceSpinRayon
+36N/D93.8 pm
+37N/D100 pm
+38N/D105.3 pm
+39N/D110.7 pm

Composés

Gd
157,250 u
Gd+3
157,250 u
Gd
152,922 u
Gd
158,926 u
Gd
159,927 u
Gd
157,924 u
Gd
160,930 u
Gd
147,918 u
Gd
148,919 u
Gd
150,920 u
Gd
146,919 u
Gd
145,918 u
Gd
154,923 u
Gd
155,922 u
Gd+2
157,250 u
Gd
144,922 u
Gd
151,920 u
Gd+3
152,922 u
Gd
156,924 u
Gd
153,921 u
Gd+3
158,926 u

Isotopes (5)

Natural gadolinium is a mixture of seven isotopes, but 17 isotopes of gadolinium are now recognized. Although two of these, 155Gd and 157Gd, have excellent capture characteristics, they are only present naturally in low concentrations. As a result, gadolinium has a very fast burnout rate and has limited use as a nuclear control rod material.

Nombre de masseMasse atomique (u)Abondance naturelleDemi-vieMode de désintégration
154 Stable153,9208741 ± 0,00000172,1800% ± 0,0300%Stable
stable
155 Stable154,9226305 ± 0,000001714,8000% ± 0,1200%Stable
stable
156 Stable155,9221312 ± 0,000001720,4700% ± 0,0900%Stable
stable
157 Stable156,9239686 ± 0,000001715,6500% ± 0,0200%Stable
stable
158 Stable157,9241123 ± 0,000001724,8400% ± 0,0700%Stable
stable
154 Stable
Masse atomique (u) 153,9208741 ± 0,0000017
Abondance naturelle 2,1800% ± 0,0300%
Demi-vie Stable
Mode de désintégration
stable
155 Stable
Masse atomique (u) 154,9226305 ± 0,0000017
Abondance naturelle 14,8000% ± 0,1200%
Demi-vie Stable
Mode de désintégration
stable
156 Stable
Masse atomique (u) 155,9221312 ± 0,0000017
Abondance naturelle 20,4700% ± 0,0900%
Demi-vie Stable
Mode de désintégration
stable
157 Stable
Masse atomique (u) 156,9239686 ± 0,0000017
Abondance naturelle 15,6500% ± 0,0200%
Demi-vie Stable
Mode de désintégration
stable
158 Stable
Masse atomique (u) 157,9241123 ± 0,0000017
Abondance naturelle 24,8400% ± 0,0700%
Demi-vie Stable
Mode de désintégration
stable

Propriétés étendues

Rayons covalents (données étendues)

Rayon covalent (Pyykkö)
169 pm
Rayon covalent (Pyykkö, liaison double)
135 pm
Rayon covalent (Pyykkö, liaison triple)
132 pm

Rayons de van der Waals

Alvarez
283 pm
UFF
336,8 pm
MM3
271 pm

Rayons atomiques et métalliques

Rayon atomique (Rahm)
277 pm

Échelles de numérotation

Mendeleev
27
Pettifor
27
Glawe
26

Échelles d’électronégativité

Ghosh
0
Miedema
3
Gunnarsson–Lundqvist
7
Robles–Bartolotti
6

Polarisabilité et dispersion

Polarisabilité dipolaire
158 a.u.
Polarisabilité dipolaire (incertitude)
20 a.u.
C₆ (Gould–Bučko)
2340 Ha·Bohr6

Paramètres de Miedema

Volume molaire de Miedema
19,9 cm3/mol
Densité électronique de Miedema
2

Risque d’approvisionnement et économie

Concentration de la production
97
Risque relatif d’approvisionnement
10
Répartition des réserves
50
Stabilité politique (principal producteur)
24
Stabilité politique (principal détenteur de réserves)
24

Transitions de phase et allotropes

Point de fusion1586,15 K
Point d’ébullition3546,15 K

Catégories d’états d’oxydation

+1 extended
0 extended
+2 extended
+3 main

Données de référence avancées

Constantes d’écran (13)
nOrbitaleσ
1s1,2565
2p4,2946
2s16,783
3d13,723
3p19,8508
3s20,2903
4d34,3664
4f38,9864
4p31,3532
4s30,556
Détail des rayons cristallins (4)
ChargeCNSpinrcrystal (pm)Origine
3VI107,8from r^3 vs V plots,
3VII114
3VIII119,3from r^3 vs V plots,
3IX124,7from r^3 vs V plots, calculated,
Modes de désintégration des isotopes (57)
IsotopeModeIntensité
133B+—
133B+p—
134B+—
134B+p—
135B+100%
135B+p2%
136B+—
136B+p—
137B+100%
137B+p—
Facteurs de diffusion des rayons X (719)
Énergie (eV)f₁f₂
10—2,59886
10,1152—2,63957
10,2317—2,68119
10,3496—2,72415
10,4688—2,7678
10,5894—2,81214
10,7114—2,8572
10,8348—2,90298
10,9596—2,94949
11,0859—2,99675

Données complémentaires

Sources

Sources of this element.

Gadolinium is found in several other minerals, including monazite and bastnasite, both of which are commercially important. With the development of ion-exchange and solvent extraction techniques, the availability and prices of gadolinium and the other rare-earth metals have greatly improved. The metal can be prepared by the reduction of the anhydrous fluoride with metallic calcium.

Références (1)

Références

(9)
2 Atomic Mass Data Center (AMDC), International Atomic Energy Agency (IAEA)
Gd

The half-life and atomic mass data was provided by the Atomic Mass Data Center at the International Atomic Energy Agency.

3 IUPAC Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights (CIAAW)
Gadolinium

Element data are cited from the Atomic weights of the elements (an IUPAC Technical Report). The IUPAC periodic table of elements can be found at https://iupac.org/what-we-do/periodic-table-of-elements/. Additional information can be found within IUPAC publication doi:10.1515/pac-2015-0703 Copyright © 2020 International Union of Pure and Applied Chemistry.

4 IUPAC Periodic Table of the Elements and Isotopes (IPTEI)

The information are cited from Pure Appl. Chem. 2018; 90(12): 1833-2092, https://doi.org/10.1515/pac-2015-0703.

Note sur la licence: Copyright (c) 2020 International Union of Pure and Applied Chemistry. The International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) contribution within Pubchem is provided under a CC-BY-NC-ND 4.0 license, unless otherwise stated.
5 Jefferson Lab, U.S. Department of Energy
Gadolinium

Thomas Jefferson National Accelerator Facility (Jefferson Lab) is one of 17 national laboratories funded by the U.S. Department of Energy. The lab's primary mission is to conduct basic research of the atom's nucleus using the lab's unique particle accelerator, known as the Continuous Electron Beam Accelerator Facility (CEBAF). For more information visit https://www.jlab.org/

Note sur la licence: Please see citation and linking information: https://education.jlab.org/faq/index.html
6 Los Alamos National Laboratory, U.S. Department of Energy
Gadolinium

The periodic table at the LANL (Los Alamos National Laboratory) contains basic element information together with the history, source, properties, use, handling and more. The provenance data may be found from the link under the source name.

7 NIST Physical Measurement Laboratory
Gadolinium

The periodic table contains NIST's critically-evaluated data on atomic properties of the elements. The provenance data that include data for atomic spectroscopy, X-ray and gamma ray, radiation dosimetry, nuclear physics, and condensed matter physics may be found from the link under the source name. Ref: https://www.nist.gov/pml/atomic-spectra-database

8 PubChem Elements
Gadolinium

This section provides all form of data related to element Gadolinium.

9 PubChem Elements
Gadolinium

The element property data was retrieved from publications.

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