性質および化学反応

 銀白色の金属元素であり、希塩酸および希硫酸にたやすく溶解し無色の3価の陽イオンGd3+を生成する。単体金属は強磁性を示し、キュリー点は291.2 Kで、室温以下では磁石に吸い付けられる。

薄い酸との反応 2Gd + 6H+ → 2Gd3+ + 3H2


ガドリニウムの単体

自然界における存在

 モナズ石(La,Ce)PO4中に軽ランタノイド元素(La〜Gd)と共存することも、ゼノタイムYPO4中に、重ランタノイド元素(Gd〜Lu)と共存することもある。

工業的用途

 157Gdは中性子吸収能が最大であるため、原子炉の緊急停止材として用いられる。また光磁気ディスクの磁性材料に使用される。ガドリニウムの磁気熱量効果を利用して、フロンガスフリーの高効率の冷蔵庫が開発されている。
 ガドリニウムガリウムガーネットGd3Ga2(GaO4)3は断熱消磁により吸熱してエントロピーが増大し、磁化により発熱するという性質を利用して、液体ヘリウムなどの冷媒を用いない冷却装置に用いられる。

主な化合物

化合物中ではガドリニウム原子の酸化数は+3が安定である。

Gd2O3 酸化ガドリニウム Gadolinium Oxide
Gd2(SO4)3·8H2O 硫酸ガドリニウム八水和物 Gadolinium Sulfate Octahydrate



電子配置
1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f75s25p65d16s2
[Xe]4f75d16s2
第一イオン化エネルギー
593.4 kJ/mol
6.150 eV
電子親和力
  kJ/mol
  eV
密度
7.9004 g/cm3 (25℃)
結晶格子
六方最密充填格子(hcp) a=3.636Å, c=5.783Å
熱容量Cp(比熱)25℃
37.03 J/mol K (0.0563 cal/g K)
融点
1313℃
沸点
3270℃
地殻中存在比
5.4 ppm
海水中存在比
0.9×10-3 ppb
大気中存在比
-
宇宙存在比(Si=106)
0.33


同位体
核種
相対質量
スピンパリティー
半減期
天然存在比
壊変
146Gd

145.918310608

0+
48.27 d
-
EC99.93, β+0.07
147Gd

146.91909442

7/2-
1.586 d
-
EC99.74, β+0.26
148Gd

147.918114524

0+
74.6 yr
-
α
149Gd

148.919340915

7/2-
9.28 d
-
EC, β+, α4.3×10-4
150Gd

149.918658876

0+
1.79×106 yr
-
α
151Gd

150.920348482

7/2-
124 d
-
EC, α8×10-7
152Gd

151.919790996

0+
1.08×1014 yr
 0.20%
α, (2β+)
153Gd

152.921749543

3/2-
241.6 d
-
EC
154Gd

153.920865598

0+
stable
 2.18%
-
155Gd

154.922622022

3/2-
stable
14.80%
-
156Gd

155.922122743

0+
stable
20.47%
-
157Gd

156.923960135

3/2-
stable
15.65%
-
158Gd

157.924103912

0+
stable
24.84%
-
160Gd

159.927054146

0+
>3.1×1019 yr
21.86%
(2β-)


n
H
He
Li
Be
B
C
N
O
F
Ne
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
Ar
K
Ca
Sc
Ti
V
Cr
Mn
Fe
Co
Ni
Cu
Zn
Ga
Ge
As
Se
Br
Kr
Rb
Sr
Y
Zr
Nb
Mo
Tc
Ru
Rh
Pd
Ag
Cd
In
Sn
Sb
Te
I
Xe
Cs
Ba
Hf
Ta
W
Re
Os
Ir
Pt
Au
Hg
Tl
Pb
Bi
Po
At
Rn
Fr
Ra
Rf
Db
Sg
Bh
Hs
Mt
Ds
Rg
Uub
Uut
Uuq
Uup
Uuh
Uus
Uuo
La
Ce
Pr
Nd
Pm
Sm
Eu
Gd
Tb
Dy
Ho
Er
Tm
Yb
Lu
Ac
Th
Pa
U
Np
Pu
Am
Cm
Bk
Cf
Es
Fm
Md
No
Lr



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