Gadolinio

Símbolo: Gd
Clasificación: Metales de transición Grupo 3 Lantánidos Tierras raras Serie de elementos Lantánidos

Número Atómico: 64
Masa Atómica: 157,25
Número de protones/electrones: 64
Número de neutrones (Isótopo 157-Gd): 93
Estructura electrónica: [Xe] 4f⁷ 5d¹ 6s²
Electrones en los niveles de energía: 2, 8, 18, 25, 9, 2
Números de oxidación: +2, +3

Electronegatividad: 1,20
Energía de ionización (kJ.mol^-1): 592
Afinidad electrónica (kJ.mol^-1): <50
Radio atómico (pm): 180
Radio iónico (pm) (carga del ion): 97(+3)

Entalpía de fusión (kJ.mol^-1): 15,5
Entalpía de vaporización (kJ.mol^-1): 311,7

Punto de Fusión (ºC): 1313
Punto de Ebullición (ºC): 3273
Densidad (kg/m³): 7900; (25 ºC)
Volumen atómico (cm³/mol): 19,91
Estructura cristalina: Hexagonal
Color: Plateado

Propiedades comparadas

Isótopos: Siete isótopos naturales: 152-Gd (1,08x10¹⁴ años, 0,20%), 154-Gd (2,18%), 155-Gd (14,80%), 156-Gd (20,47%), 157-Gd (15,65%), 158-Gd (24,84%), 160-Gd (21,86%). Veintisiete inestables: el de mayor período de semidesintegración es 150-Gd (1,79x10⁶ años) y el de menor es 139-Gd (4,9 segundos).

Descubierto en: 1880
Descubierto por: J. de Marignac
Fuentes: Minerales: Gadolinita (Y₂FeBe₂[SiO₄]₂O₂), monacita, samarskita ([Y,Er,Ca,Fe,Mn,Sn,W,U,Ce][(Nb,Ta)₂O₇]₃).
Usos: Reactores nucleares. Memoria de ordenadores.

Curiosidades sobre el elemento: Constituye el 6,2x10^-4% en peso de la corteza. El nombre proviene de la gadolinita, un mineral nombrado en honor del químico finlandés Johan Gadolin. El metal se obtiene de este mineral. El óxido de gadolinio (gadolinia), fue obtenido por Marignac en 1880 e independientemente por Lecoq de Boisbaudran en 1886 a partir de la tierra de itrio (itria) de Mosander. Se encuentra en otros minerales: monacita (CePO₄ con Y, Th, La,...), bastnäsita ((Ce,La,Dy)[CO₃F]) son las dos fuentes comerciales. Con el desarrollo de las técnicas de intercambio iónico se puede disponer de ésta y las demás tierras raras de una forma relativamente abundante y a precios rentables.
A partir del fluoruro anhidro se puede obtener el metal por reducción con calcio.
Como los otros metales lantánidos, el gadolinio es blanco plateado, con brillo metálico, pesado, blando, maleable y dúctil. Es ferromagnético. El gadolinio es único por su alto momento magnético y por su temperatura de Curie(*) (16ºC). Esto sugiere aplicaciones en dispositivos magnéticos que puedan captar el frío y el calor.
Presenta dos modificaciones: a temperatura ambiente cristaliza en el sistema hexagonal, a-Gd; por encima de 1235ºC se transforma en b-Gd, cúbica centrada en el cuerpo.
Es relativamente estable en aire seco; sin embargo, pierde el brillo en aire húmedo y forma una capa de óxido poco compacta que se exfolia y expone más superficie a la oxidación. El metal reacciona lentamente con agua y se disuelve en ácidos diluidos.
El gadolinio, y en concreto dos de sus isótopos, el 155-Gd y 157-Gd, tienen excelentes características de captura de neutrones térmicos (la más alta de cualquier elemento conocido), pero están presentes en bajas concentraciones. Como consecuencia, el gadolinio se calienta rápidamente por lo que su uso en las varillas de control nucleares es limitado.
Los granates de gadolinio-itrio tienen aplicación en microondas y los compuestos de gadolinio en los tubos de televisión en color.
Tiene extraordinarias propiedades superconductoras.
Un 1% de gadolinio mejora las características de trabajo y resistencia a altas temperaturas y a la oxidación del hierro, cromo y aleaciones que los contienen.
El sulfato de etilo y gadolinio tiene unas características de bajo ruido y se puede emplear en duplicar el rendimiento de amplificadores como el maser (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation = Amplificación de microondas por emisión estimulada de radiaciones).