钆

钆 ₆₄Gd

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外观
银白色
概况
名称·符号·序数	钆（gadolinium）·Gd·64
元素类别	镧系元素
族·周期·区	不适用·6·f
标准原子质量	157.25(3)
电子排布	[Xe] 4f7 5d1 6s2 2, 8, 18, 25, 9, 2 钆的电子层（2, 8, 18, 25, 9, 2）
历史
发现	让-夏尔·加利萨·德马里尼亚（1880年）
分离	保罗·埃米尔·勒科克·德布瓦博德兰（1886年）
物理性质
物态	固体
密度	（接近室温） 7.90 g·cm−3
熔点时液体密度	7.4 g·cm−3
熔点	1585 K，1312 °C，2394 °F
沸点	3273 K，3000 °C，5432 °F
熔化热	10.05 kJ·mol−1
汽化热	301.3 kJ·mol−1
比热容	37.03 J·mol−1·K−1
蒸气压（(calculated)） 压/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k 温/K 1836 2028 2267 2573 2976 3535
原子性质
氧化态	1, 2, 3 （(a mildly basic oxide)）
电负性	1.20（鲍林标度）
电离能	第一：593.4 kJ·mol−1 第二：1170 kJ·mol−1 第三：1990 kJ·mol−1
原子半径	180 pm
共价半径	196±6 pm
钆的原子谱线
杂项
晶体结构	六方密堆积
磁序	铁磁性-顺磁性，transition at 293.4 K
电阻率	α, poly: 1.310 µΩ·m
热导率	10.6 W·m−1·K−1
热膨胀系数	α poly: 9.4 µm/(m·K)
声速（细棒）	（20 °C）2680 m·s−1
杨氏模量	α form: 54.8 GPa
剪切模量	α form: 21.8 GPa
体积模量	α form: 37.9 GPa
泊松比	α form: 0.259
维氏硬度	510–950 MPa
CAS号	7440-54-2
同位素
主条目：钆的同位素 同位素 丰度 半衰期​（t1/2） 衰变 方式 能量​（MeV） 产物 152Gd 0.20% 1.08×1014 y α 2.205 148Sm 154Gd 2.18% 稳定，带90粒中子 155Gd 14.80% 稳定，带91粒中子 156Gd 20.47% 稳定，带92粒中子 157Gd 15.65% 稳定，带93粒中子 158Gd 24.84% 稳定，带94粒中子 160Gd 21.86% >1.3×1021 y β−β− 1.729 160Dy

钆（拼音：gá，注音：ㄍㄚˊ，粤拼：gaa1；英语：Gadolinium；旧译錷），是一种化学元素，其化学符号为Gd，原子序数为64，原子量为7002157250000000000♠157.25 u，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。

钆在干燥的空气中，比其它稀土元素稳定。钆会与水有缓和的反应，并会溶于稀酸中。

性质

化学性质

参见：Category:钆化合物

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

粉末状钆在1200℃时快速氧化为Gd₂O₃ ，在1800℃下升华形成GdO薄膜。

钆是一种强还原剂，可以将一些金属氧化物还原至金属形态。钆电正性强，可以和冷水缓慢反应、和热水迅速反应，生成氢氧化钆：

2 Gd + 6 H₂O → 2 Gd(OH)₃ + 3 H₂

钆能够迅速地和稀硫酸反应，生成无色的[Gd(H₂O)₉]³⁺水合离子：

2 Gd + 3 H₂SO₄ + 18 H₂O → 2 [Gd(H₂O)₉]³⁺ + 3 SO2−
4 + 3 H₂

钆和卤素在约200°C反应，生成三卤化钆：

2 Gd + 3 X₂ → 2 GdX₃

化合物

在钆的大多数化合物中，其氧化态为+3。所有三卤化钆都是已知的，它们都是白色固体（三碘化钆例外，为黄色）。常见的钆盐除了三氯化钆之外，还有硫酸钆和硝酸钆，它们可由相应的稀酸溶解金属或其氧化物得到。

Gd³⁺正如其它镧系元素离子一样，可以形成配合物，并有着高配位数。例如在络合剂DOTA的存在下，形成八齿配位的化合物。含[Gd(DOTA)]⁻的盐在核磁共振成像中有着应用。一系列类似的齿合化合物也被研发出来了，例如叫“Gadodiamide”的化合物。

低价态的钆化合物也是已知的，特别是在固态中。卤化钆(II)可由三卤化钆和钆金属在钽制容器中加热得到。Gd₂Cl₃和GdCl可以在更高温度（800 °C）还原得到。一氯化钆是有着类似层状石墨结构的片状固体。

用途

钆化合物具有高度的顺磁性（paramagnetic），可作核磁共振成像的显影剂。钆对磁共振造影机的磁场有强烈反应，以钆喷酸二甲葡胺药剂形式注入血管中磁共振造影会清楚显示血液流向，精确定位内出血的位置，并由3D视觉影像观察血液自血管何处渗出，或观察血液何处变窄或停止，确定血管阻塞或闭锁的部位。

安全性

钆离子往往被被报导具有高毒性，但是用作MRI造影剂的螯合物被认为有足够的安全性，并被广泛使用。钆离子在动物的毒性表现为其对钙离子通道相关的生理过程的干扰。钆离子的半数致死剂量（LD50）约为100-200mg/kg，低剂量暴露则无慢性毒性。对啮齿类动物的毒性研究表明螯合钆（实际上溶解度更高）安全性至少为离子状态的100倍（即增加100倍剂量的Gd-螯合物相当于自由离子的毒性）

研究表明，对于正在进行透析的肾功能不全或严重肾功能衰竭患者可以使用，但是也存在风险：一种罕见的严重副作用，称为肾源性系统性纤维化（NSF）或肾纤维化皮肤病，已被证明与四个含钆磁共振成像造影剂有关。该病类似于硬化性粘液水肿和某些硬皮症。症状可能在被注射造影剂后持续数月。在美国目前的指导方针是透析患者应只接受钆剂，必要时并考虑进行碘造影剂增强CT。在增强MRI上，必须进行透析。

外部链接

• 元素钆在洛斯阿拉莫斯国家实验室的介绍（英文）
• EnvironmentalChemistry.com —— 钆（英文）
• 元素钆在The Periodic Table of Videos（诺丁汉大学）的介绍（英文）
• 元素钆在Peter van der Krogt elements site的介绍（英文）
• WebElements.com – 钆（英文）