Коли лікар призначає МРТ із контрастом, у вену вводять саме гадоліній. Точніше, його спеціально підготовлені сполуки. Цей сріблясто-білий метал із групи лантаноїдів має 7 неспарених електронів, і завдяки цьому він створює потужний магнітний момент. Тканини поруч із ним буквально «світяться» на знімках МРТ.
Але медицина — лише початок. Гадоліній — єдиний рідкісноземельний елемент, що стає справжнім магнітом при кімнатній температурі. А його ізотоп Gd-157 поглинає нейтрони краще за будь-який інший стабільний нуклід у природі. Тому гадоліній незамінний у ядерних реакторах для контролю ланцюгової реакції.
Гадоліній відкрив швейцарський хімік Жан Шарль Галіссар де Мариньяк у 1880 році методом спектроскопічного аналізу. Елемент названо на честь фінського мінералога Юхана Гадоліна — першого, хто виділив рідкісноземельний мінерал (гадолініт) ще наприкінці XVIII століття. У земній корі гадолінію лише 6 ppm — менше, ніж олова, але більше, ніж срібла. Основні поклади зосереджені в Китаї, Австралії та Індії. Щороку світ видобуває близько 7 500 тонн оксиду гадолінію.
Металевий гадоліній у вигляді шматків безпечний для короткого дотику. Але порошок пірофорний — самозаймається при нагріванні до 200 °C. Вільні іони Gd³⁺ токсичні: вони блокують кальцієві канали в клітинах, що загрожує судомами та аритмією. У медичних контрастних речовинах гадоліній надійно зв'язаний у хелатний комплекс і виводиться нирками за 2 години. Робота з порошком вимагає рукавичок та вентиляції.
Гадоліній — єдиний лантаноїд, що притягується до магніту при кімнатній температурі. Нижче 20 °C він стає повноцінним феромагнетиком із рекордним магнітним моментом 7,63 бору на атом.
Щороку у світі проводять понад 100 мільйонів МРТ-досліджень. Третина з них потребує гадолінієвого контрасту — він робить судини й пухлини яскраво-білими на знімках.
Гадоліній може охолоджувати без електрики! При розмагнічуванні він знижує свою температуру на 5 °C. На цьому засновані магнітні холодильники — тихі, екологічні й на 30% ефективніші за звичайні.
Ізотоп Gd-157 має переріз поглинання нейтронів 259 000 барнів. Це абсолютний рекорд серед стабільних нуклідів. Тому гадоліній використовують у контрольних стрижнях ядерних реакторів.
Елемент названо на честь фінського хіміка Юхана Гадоліна — першого вченого, який виділив рідкісноземельний мінерал ще у 1794 році. Сам гадоліній відкрили лише через 86 років.
У гадолінію 7 стабільних ізотопів — більше, ніж у більшості елементів. А ще один, Gd-152, радіоактивний з періодом напіврозпаду 108 трильйонів років — у мільйон разів довше за вік Всесвіту.
| Ізотоп | Маса (u) | Поширеність | Період напіврозпаду | Розпад |
|---|---|---|---|---|
152Gd☢ | 151.919791 | 0.20% | 1.08×10¹⁴ years | α |
154Gd | 153.920866 | 2.18% | стабільний | — |
155Gd | 154.922622 | 14.80% | стабільний | — |
156Gd | 155.922123 | 20.47% | стабільний | — |
157Gd | 156.923960 | 15.65% | стабільний | — |
158Gd | 157.924104 | 24.84% | стабільний | — |
160Gd | 159.927054 | 21.86% | стабільний | — |
Spectroscopic analysis of didymia