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Gd 64

Gadolinium (Gd)

lanthanide
周期: 6 ブロック: f

Solid

標準原子量

157.25 u

電子配置

[Xe] 6s2 4f7 5d1

融点

1312.85 °C

沸点

3272.85 °C

密度

7900 kg/m³

酸化数

0, +1, +2, +3

電気陰性度(Pauling)

1.2

第1イオン化エネルギー

6.1498 eV

発見年

1886

原子半径

180 pm

詳細

名称の由来 Named after the mineral gadolinite.
発見国 Switzerland
発見者 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.

画像

性質

物理的性質

原子半径(経験値)
180 pm 全元素の原子半径(経験値)を比較 →
共有結合半径
196 pm 全元素の共有結合半径を比較 →
ファンデルワールス半径
237 pm 全元素のファンデルワールス半径を比較 →
密度
7900 kg/m³ 全元素の密度を比較 →
モル体積
0.0199 L/mol
標準温度・圧力(STP)での相
固体 全元素の標準温度・圧力(STP)での相を比較 →
融点
1312.85 °C 全元素の融点を比較 →
沸点
3272.85 °C 全元素の沸点を比較 →
比熱容量
0.236 J/(g·K) 全元素の比熱容量を比較 →
モル熱容量
37.03 J/(mol·K) 全元素のモル熱容量を比較 →
結晶構造
六方最密充填構造 全元素の結晶構造を比較 →

化学的性質

電気陰性度(Pauling)
1.2 全元素の電気陰性度(Pauling)を比較 →
電子親和力
0.132 eV
第1イオン化エネルギー
6.1498 eV 全元素の第1イオン化エネルギーを比較 →
第2イオン化エネルギー
12.076042 eV 全元素の第2イオン化エネルギーを比較 →
第3イオン化エネルギー
20.540071 eV 全元素の第3イオン化エネルギーを比較 →
第4イオン化エネルギー
44.440153 eV 全元素の第4イオン化エネルギーを比較 →
第5イオン化エネルギー
64.800223 eV 全元素の第5イオン化エネルギーを比較 →
酸化数
0, +1, +2, +3 全元素の酸化数を比較 →
価電子
3 全元素の価電子を比較 →
電子配置
[Xe] 6s2 4f7 5d1

熱力学的性質

融解熱
0.10364305 eV 全元素の融解熱を比較 →
蒸発熱
3.109292 eV 全元素の蒸発熱を比較 →
昇華熱
4.124994 eV
原子化熱
4.124994 eV
原子化エンタルピー
4.119811 eV

原子核

陽子数
64 全元素の陽子数を比較 →
中性子数
94 全元素の中性子数を比較 →
既知の同位体
40 全元素の既知の同位体を比較 →
安定同位体
5 全元素の安定同位体を比較 →
最も安定な同位体
Gd-158
発見年
1886

存在度

存在度(地殻)
6.2 mg/kg 全元素の存在度(地殻)を比較 →
存在度(海洋)
7 × 10−7 mg/L 全元素の存在度(海洋)を比較 →

結晶構造

格子定数a
364 pm

電子構造

各電子殻の電子数
2, 8, 18, 25, 9, 2 全元素の各電子殻の電子数を比較 →

識別子

CAS登録番号
7440-54-2 全元素のCAS登録番号を比較 →
項記号
9D°2
InChI
InChI=1S/Gd
InChI Key
UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N

電子配置 測定値

イオンの電荷
陽子 64
電子 64
電荷 中性
電子配置 Gd: 4f⁷ 5d¹ 6s²
電子配置
測定値
[Xe] 4f⁷ 5d¹ 6s²
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 5s² 5p⁶ 4f⁷ 5d¹ 6s²
軌道図
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↑
総電子数: 64 不対電子: 8 ?

原子モデル

陽子 64
中性子 94
電子 64
質量数 158
安定性 安定

同位体によって中性子数、質量、安定性は変わりますが、中性原子の電子配置は変わりません。

模式的な原子モデルです。実際の縮尺とは異なります。

原子の指紋

発光/吸収スペクトル

0 / 0 (0 強度データあり:0本)
測定値
発光 可視光:380–750 nm

同位体分布

15824.8400%15620.4700%15715.6500%15514.8000%1542.1800%質量数天然存在比(%)
質量数原子質量(u)天然存在比半減期
154 安定153.9208741 ± 0.00000172.1800%安定
155 安定154.9226305 ± 0.000001714.8000%安定
156 安定155.9221312 ± 0.000001720.4700%安定
157 安定156.9239686 ± 0.000001715.6500%安定
158 安定157.9241123 ± 0.000001724.8400%安定
測定値

相/状態

1 atm / 101.325 kPa
固体 25 °C (298.15 K)

理由: 融点(1312.85 °C)より1287.8 °C低い

融点 1312.85 °C
沸点 3272.85 °C
融点との差(下) 1287.8 °C
0 K 現在の温度: 25 °C 6000 K
相変化図

模式図、実際の縮尺とは異なります

固体
液体
気体
融解
沸騰
25°C
固体
液体
気体
現在

相転移点

融点 文献値
1312.85 °C
沸点 文献値
3272.85 °C
現在の相 計算値
固体

相転移エネルギー

融解熱 文献値
0.10364305 eV

融点で1 molを融解させるのに必要なエネルギー

蒸発熱 文献値
3.109292 eV

沸点で1 molを蒸発させるのに必要なエネルギー

昇華熱 文献値
4.124994 eV

昇華点で1 molを昇華させるのに必要なエネルギー

密度

基準密度 文献値
7900 kg/m³

標準条件下

現在の密度 計算値
7900 kg/m³

標準条件下

原子スペクトル

全64件中10件を表示しています。 イオンの電荷の昇順で並べています。

スペクトル線データの収録状況 ?

イオン電荷スペクトル線の総数遷移確率準位の表記
Gd I 03711619
Gd II +1465017
Gd III +215800
Gd IV +35000
NISTスペクトル線データの収録状況 →

準位データの収録状況 ?

イオン電荷準位
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
NIST準位データの収録状況 →
64 Gd 157.25

Gadolinium — 原子軌道可視化ツール

[Xe]6s24f75d1
エネルギー準位 2 8 18 25 9 2
酸化数 0, +1, +2, +3
HOMO 5d n=5 · l=2 · m=-2
Gadolinium — 原子軌道可視化ツールのプレビュー
Three.jsは必要な場合にのみ読み込まれます
64 Gd 157.25

Gadolinium — 結晶構造可視化ツール

単純六方格子 · ピアソン記号 hP2
実験値
ピアソン記号 hP2
配位数 12
充填率 74.580%
Gadolinium — 結晶構造可視化ツールのプレビュー
Three.jsは必要な場合にのみ読み込まれます

イオン半径

電荷配位スピン半径
+36データなし93.8 pm
+37データなし100 pm
+38データなし105.3 pm
+39データなし110.7 pm

化合物

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

同位体 (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.

質量数原子質量(u)天然存在比半減期崩壊形式
154 安定153.9208741 ± 0.00000172.1800% ± 0.0300%安定
stable
155 安定154.9226305 ± 0.000001714.8000% ± 0.1200%安定
stable
156 安定155.9221312 ± 0.000001720.4700% ± 0.0900%安定
stable
157 安定156.9239686 ± 0.000001715.6500% ± 0.0200%安定
stable
158 安定157.9241123 ± 0.000001724.8400% ± 0.0700%安定
stable
154 安定
原子質量(u) 153.9208741 ± 0.0000017
天然存在比 2.1800% ± 0.0300%
半減期 安定
崩壊形式
stable
155 安定
原子質量(u) 154.9226305 ± 0.0000017
天然存在比 14.8000% ± 0.1200%
半減期 安定
崩壊形式
stable
156 安定
原子質量(u) 155.9221312 ± 0.0000017
天然存在比 20.4700% ± 0.0900%
半減期 安定
崩壊形式
stable
157 安定
原子質量(u) 156.9239686 ± 0.0000017
天然存在比 15.6500% ± 0.0200%
半減期 安定
崩壊形式
stable
158 安定
原子質量(u) 157.9241123 ± 0.0000017
天然存在比 24.8400% ± 0.0700%
半減期 安定
崩壊形式
stable

詳細な性質

共有結合半径(詳細)

共有結合半径(Pyykkö)
169 pm
共有結合半径(Pyykkö、二重結合)
135 pm
共有結合半径(Pyykkö、三重結合)
132 pm

ファンデルワールス半径

Alvarez
283 pm
UFF
336.8 pm
MM3
271 pm

原子半径と金属半径

原子半径(Rahm)
277 pm

番号付けの尺度

Mendeleev
27
Pettifor
27
Glawe
26

電気陰性度の尺度

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

分極率と分散

双極子分極率
158 a.u.
双極子分極率(不確かさ)
20 a.u.
C₆ (Gould–Bučko)
2340 Ha·Bohr6

ミーデマパラメータ

ミーデマモル体積
19.9 cm3/mol
ミーデマ電子密度
2

供給リスクと経済性

生産集中度
97
相対供給リスク
10
埋蔵量の分布
50
政治的安定性(最大生産国)
24
政治的安定性(最大埋蔵国)
24

相転移と同素体

融点1586.15 K
沸点3546.15 K

酸化数の分類

+1 extended
0 extended
+2 extended
+3 main

専門参考データ

遮蔽定数 (13)
n軌道σ
1s1.2565
2p4.2946
2s16.783
3d13.723
3p19.8508
3s20.2903
4d34.3664
4f38.9864
4p31.3532
4s30.556
結晶半径の詳細 (4)
電荷CNスピンrcrystal (pm)由来
3VI107.8from r^3 vs V plots,
3VII114
3VIII119.3from r^3 vs V plots,
3IX124.7from r^3 vs V plots, calculated,
同位体の崩壊形式 (57)
同位体モード強度
133B+—
133B+p—
134B+—
134B+p—
135B+100%
135B+p2%
136B+—
136B+p—
137B+100%
137B+p—
X線散乱因子 (719)
エネルギー (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

追加データ

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.

参考文献 (1)

参考文献

(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.

ライセンスに関する注記: 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/

ライセンスに関する注記: 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.

最終更新:

データ検証済み:

内容は最新の科学データと照合して確認されています。