العدد الذري 64 · لانثانيد
غادولينيوم Gd
أسماء أخرى: Gadolinium
الغادولينيوم (Gd)، العنصر 64، فلز لانثانيدي تنطفئ مغناطيسيته وتشتعل قرب درجة حرارة الغرفة. وإلكتروناته الكثيرة غير المزدوجة تجعله شديد المغناطيسية، ولهذا فمركبات الغادولينيوم هي عوامل التباين المعيارية في فحوص الرنين المغناطيسي، وأحد نظائره يمتص النيوترونات أفضل من أي نويدة مستقرة أخرى.
الخصائص الرئيسية
| العدد الذري | 64 |
|---|---|
| الكتلة الذرية | 157.25 (الكتلة الذرية القياسية المختصرة وفق CIAAW 2024) |
| الفئة | لانثانيد |
| المجموعة | اللانثانيدات/الأكتينيدات (بلا رقم مجموعة) |
| الدورة | 6 |
| الفئة المدارية | f |
| الحالة (25 °C، 1 atm) | صلب |
| درجة الانصهار | 1586 K (1312.8 °C) |
| درجة الغليان | 3546 K (3272.8 °C) |
| الكثافة | 7.9 g/cm³ |
| السالبية الكهربائية (باولنغ) | 1.2 |
| نصف القطر الذري (فان دير فالس) | 237 pm |
| طاقة التأين الأولى | 6.15 eV |
| الألفة الإلكترونية | — |
| حالات الأكسدة | +3 |
| سنة الاكتشاف | 1880 |
التوزيع الإلكتروني
- مختصر
- [Xe]6s2 4f7 5d1
- كامل
- 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f7 5s2 5p6 5d1 6s2
- الإلكترونات في كل غلاف
- 2 · 8 · 18 · 25 · 9 · 2
مخطط المدارات
الموقع في الجدول
الاكتشاف
في عام 1880 لمح الكيميائي السويسري جان شارل غاليسار دي مارينياك دليلًا طيفيًا على عنصر جديد في أكاسيد أرضية نادرة مستخلصة من معادن مثل الغادولينيت. وفي عام 1886 نقّى بول إميل لوكوك دي بوابودران في فرنسا الأكسيد أكثر وأعطى العنصر اسمه.
لم يتوافر فلز الغادولينيوم النقي إلا في القرن العشرين. وأظهرت أبحاث في ثلاثينيات القرن أنه يصبح مغناطيسيًا حديديًا تحت نحو 20 °C (293 K)، وهي خاصية لا توجد بين العناصر إلا أساسًا في الحديد والكوبالت والنيكل.
أصل التسمية
يأخذ العنصر اسمه من معدن الغادولينيت، الذي يكرّم الكيميائي الفنلندي يوهان غادولين. ففي عام 1794 عزل غادولين الإتريا، أول أكسيد أرضي نادر، من معدن عُثر عليه في إيتربي بالسويد، وكثيرًا ما يُلقّب بأبي كيمياء العناصر الأرضية النادرة.
أهم الاستخدامات
- التباين في الرنين المغناطيسي: تُحقن أيونات الغادولينيوم المغلفة بجزيئات مخلبية في مجرى الدم، فتغيّر الاسترخاء المغناطيسي للماء المجاور وتُبرز الأوعية الدموية والأورام.
- الهندسة النووية: للغادولينيوم-157 أكبر مقطع عرضي لأسر النيوترونات الحرارية بين جميع النويدات المستقرة. ويُمزج أكسيد الغادولينيوم في بعض أنواع الوقود «سمًّا قابلًا للاحتراق» لكبح التفاعلية في بداية دورة الوقود.
- كشف النيوترونات: أذاب كاشف سوبر-كاميوكاندي في اليابان مركبًا للغادولينيوم في مائه لأسر النيوترونات بكفاءة أكبر.
- التبريد المغناطيسي: يجعله أثره المغناطيسي الحراري الكبير مادة نموذجية للتبريد دون غازات التبريد التقليدية.
النظائر
يحتوي الغادولينيوم الطبيعي على سبعة نظائر. الغادولينيوم-152 مشع بعمر نصف طويل للغاية، والباقي مستقرة. ويتولى الغادولينيوم-155 والغادولينيوم-157 معظم امتصاص النيوترونات. واستُخدم الغادولينيوم-153 الاصطناعي، وعمر النصف له نحو 240 يومًا، مصدرًا إشعاعيًا في أجهزة قياس كثافة العظام.
في الحياة اليومية
إذا أجريت فحص رنين مغناطيسي بالتباين، فالأرجح أنك حُقنت بالغادولينيوم. ويغادر معظمه الجسم في البول في غضون يوم أو نحوه، لكن لدى المصابين بمرض كلوي شديد رُبطت حالة نادرة تُسمى التليف الجهازي كلوي المنشأ ببعض هذه العوامل، لذا تُفحص وظائف الكلى مسبقًا. ووجدت دراسات أيضًا آثارًا محتبسة في الدماغ بعد جرعات متكررة، لذا لا يستخدم الأطباء هذه العوامل إلا حين تضيف قيمة تشخيصية. وينبغي دائمًا اتخاذ القرارات المتعلقة بالتباين مع أخصائي طبي.
هل تعلم؟
- ينجذب الغادولينيوم إلى المغناطيس في يوم بارد وقد لا ينجذب في يوم حار، لأن نقطة كوري الخاصة به قريبة من درجة حرارة الغرفة.
- يأسر الغادولينيوم-157 النيوترونات الحرارية بسهولة أكبر من أي نويدة مستقرة أخرى.
- استُخدمت بلورات عقيق الغادولينيوم والغاليوم في الماضي ركائز لذاكرة الفقاعات المغناطيسية.
الفئة نفسها (لانثانيد)
مصادر البيانات · الخصائص: PubChem Periodic Table (بيانات عامة من NIH/NLM الأمريكية) · الكتل الذرية: الكتل الذرية القياسية المختصرة CIAAW 2024 · الأسماء: Wikidata (CC0)، والأسماء الكورية وفق الجمعية الكيميائية الكورية. تاريخ الاسترجاع 2026-09-23.