钆
时间:2026-07-16 08:29 作者:system 点击:次
化学性质
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用途与合成方法简介钆为银白色金属，有延展性，熔点1313°C，沸点3266°C，相对密度7.9004。钆符号Gd（英语：Gadolinium），元素之一，原子序64，属于镧系元素，也是稀土元素之一。钆具有铁磁性，居里点约在室温（19℃，66℉），即将一块钆放入冰水中冷却会吸附磁铁，但回温后钆会脱离磁铁掉落。
化学性质钆可以和大多数的元素直接化合，形成Gd(III)的化合物。如加热或高温时可以和氮气、硫、磷、硒、碳、硅或砷反应，形成二元化合物。 和其它稀土元素不同的是，金属钆在干燥空气中是相对稳定的。但它可以在潮湿空气迅速失去光泽，形成一层易脱落的氧化钆薄膜。当其脱落时，氧化向内部进行。 4 Gd + 3 O2 → 2 Gd2O3 应用钆具有最高的热中子俘获截面，可用作反应堆控制材料和防止核辐射的结构材料。钆还可做新型磁性材料钇铁石榴石和钇铝石榴石的添加剂。用钆盐经磁化致冷的方法，可获得接近绝对零度(0.002K)的超低温。钆的化合物可做荧光粉的基质材料，用于制造X射线增感屏和投影电视装置等。用途用于原子能工业，用作磁性材料、有色合金添加剂生产方法氟化物的钙热还原法。采用钙还原稀土氟化物的方法制备高熔点致密稀土金属的优点是：热还原产物氟化钙及稀土金属的熔点相近，氟化钙的蒸气压低，使反应过程进行得平稳。氟化钙流动性好，便于金属凝聚和分离。还原用的金属钙易提纯，货源稳定。还原冶炼温度一般在金属和渣的熔点以上50～100℃。冶炼设备为真空感应炉，该设备要能调节控制炉温高达1800℃，控温精度±10℃，炉体真空可达10-5Pa。还原剂金属钙用钙粒或钙屑，都应是重蒸馏过的，其氧、氮等杂质含量要低。氟化物钙热直接还原使用能耐氟化物腐蚀并不与稀土金属作用的钽坩埚，由厚度为0.3～0.4mm钽片氩弧焊接而成。还原的保护气氛使用氩气。将过量10%～15%的金属钙屑或钙粒与氟化钆混匀，装在钽坩埚中压实，盖好盖子，然后放入真空感应炉中开始抽真空至10-2Pa后，缓慢加热至400～600℃。在深脱气后充入净化的氩气至6×104Pa，继续升温至800～1000℃，炉料开始明显地发生还原反应。然后将温度升至1800℃并保持10～15min，使金属与渣熔化和彼此充分分层分离，从而获得致密的金属锭。氟化物钙热还原法只能得到工业纯的稀土金属。一般稀土金属的纯度为95%～98%。为了提高还原产品的纯度，需要使用经干法氟化法制备的较纯的稀土氟化物(含氧、氮、过渡金属特别是铁少)。还原剂钙使用前需要再于79993Pa的氦分压下蒸馏提纯，并把提纯过的钙保存在充氦的密封干燥箱内，以避免氧化及吸收空气中水分。还原产品中钙含量一般为0.2%～0.5%，坩埚杂质钽含量约为0.1%～0.5%。 |
