Gadolínio

De acordo com a classificação da IUPAC – União Internacional de Química Pura e Aplicada, as terras raras constituem um grupo de 17 elementos químicos.

Destes, 15 pertencem ao grupo dos lantanídeos da tabela periódica, ou seja, elementos com número atômico entre Z=57 e Z=71 – do lantânio ao lutécio). Os outros dois são o escândio (Z=21) e o ítrio (Z=39). Eles estão presentes nos mesmos minérios e possuem propriedades físico-químicas semelhantes.

O gadolínio não é encontrado livre na natureza, entretanto, pode ocorrer em vários minerais, a exemplo dos óxidos bastnasita e monazita. Atualmente é preparado com técnicas de trocas iônicas e extração de solvente, ou ainda por redução de seu fluoreto anidro com cálcio metálico.

Os principais compostos do gadolínio são os cloretos (GdCl3 ), Fluoretos (GdF3), Nitretos (GdN), Óxidos (Gd2O3), Sulfetos (Gd2S3), Iodetos (GdI3) e Brometos (GBr3 ).

Assim como os outros elementos do grupo dos lantanídeos, os compostos do gadolínio tem toxicidade de baixa a moderada.

História

O nome do elemento tem origem a partir do mineral gadolinita, nomeado em homenagem ao químico, físico e mineralogista Johan Gadolin.

Em 1880, o químico Jean Charles Galissard de Marignac observou linhas espectroscópicas, ocasionadas pela presença do gadolínio, em fragmentos de didímio e gadolínia (óxido de gadolínio).

Uma vez que a gadolínia era um óxido de um novo elemento, foi lhe dado o crédito pela descoberta do gadolínio.

Desenvolvendo um trabalho independente de Jean Charles Marignac, em 1886 o francês Paul Émile Lecoq de Boisbaudran separou o gadolínio metálico do óxido de gadolínio.

Isótopos

O gadolínio natural é composto por seis isótopos estáveis: 154Gd, 155Gd, 156Gd, 157Gd, 158Gd, 160Gd, além de um radioisótopo, o 152Gd. Destes, o mais abundante é o 158Gd o mais abundante, com abundância natural de 24,84%.

Propriedades e principais características

À temperatura ambiente, o gadolínio é encontrado no estado sólido e cristaliza na forma hexagonal, que é a forma alfa. A transformação na forma beta (estrutura cristalina cúbica de corpo centrado) ocorre quando o elemento é aquecido a 1508 K.

Além de ser uma terra rara, caracteriza-se pela coloração branco prateado e por ser maleável, dúctil e com brilho metálico. O elemento reage lentamente com água e é solúvel em ácido diluído. Abaixo da temperatura crítica de 1,083 K o gadolínio torna-se um supercondutor.

Diferente dos demais elementos que compõem as terras raras, o gadolínio é relativamente estável no ar seco. Entretanto, perde o brilho rapidamente no ar úmido.

Por ser o único metal (com exceção dos metais de transição do período 4) a apresentar propriedades ferromagnéticas, à temperatura ambiente é fortemente magnético.

Entre os elementos, apresenta a mais alta secção de captura de nêutrons – 49,000 barns. Porém, apresenta uma acelerada taxa de perda de efetividade, limitando a utilidade como barras de controle em centrais de fissão nuclear.

Para que serve?

Por conta de suas propriedades metalúrgicas incomuns, pequenas quantidades de gadolínio, próximas a 1%, são adicionadas às ligas de ferro, crômio e outras, com o objetivo de facilitar o trabalho, aumentar a resistência à corrosão e as altas temperaturas.

Compostos de gadolínio podem ser usados como contrastes para melhorar as imagens obtidas a partir de exames de ressonância magnética. Nestes casos, a aplicação da solução é via intravenosa.

Cristais de gadolínio e irídio são usados em micro-ondas. Também pode ser usado na fabricação de CDs e memórias de computador.

Pode ser usado como componente de materiais para fabricação de telescópios a lasers. Os compostos de gadolínio são usados, ainda, na produção de fosfório, responsável por ativar a cor em tubos de TV.

Dados

Massa atômica – 157,25(3) u
Configuração eletrônica – [Xe] 4f⁷ 5d¹ 6s²
Elétrons – 2, 8, 18, 25, 9, 2
Estado da matéria – sólido
Ponto de fusão – 1586 K (1312,85 °C)
Ponto de ebulição – 3546 K (3272,85 °C)
Entalpia de fusão – 10,05 kJ/mol
Entalpia de vaporização – 359,4 kJ/mol

Leia também: O que é Gadolínio?