가돌리늄(개덜리니엄) 원소의 성질과 이용

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가돌리늄(개덜리니엄 Gadolinium, Gd) 원소의 성질과 이용

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󰋯  원자번호：64

󰋯  족：3족(IIIB), 8번째 란타넘족 희토류 금속원소

󰋯  원자량：157.25

󰋯  밀도：7.90 g/cm^-3

󰋯  각 전자궤도의 전자 수：2, 8, 18, 25, 9, 2

󰋯  mp：1,312℃ / 󰋯  bp：3,273℃

 

가돌리늄(개덜리니엄)은 란타넘족에 속하는 15종의 원소 가운데 6번째로 다량 존재하는 은백색의 금속이며, 연성과 전성이 좋다. 이 원소는 스위스의 화학자 마리그나크(de Marignac 1817-1894)가 ‘가돌리나이트’(gadolinite)라는 광석을 분광분석하여 발견했다. 그는 1878년에는 이터븀(Yb)을, 1880년에는 이 가돌리늄을 발견했. 가돌리늄이라는 명칭은 그것이 발견된 광석의 이름에서 따온 것이다.

 

가돌리늄은 산화력이 강하기 때문에 자연계에 순수한 상태로 존재하지 않는다. 이를 처음 순수 분리한 과학자는 프랑스의 화학자 부아보드랑(Boisbaudran)이다. 가돌리늄은 모나자이트와 배스트나사이트 광석 속에 여러 란타넘계 원소들과 함께 미량 포함되어 있다. 이 광물의 주산지는 중국, 미국, 브라질, 스리랑카, 인도, 오스트레일리아이다.

 

순수한 가돌리늄은 수증기가 많은 공기와 만나면, 산소와 반응하여 매우 느리게 녹이 생기면서 표면이 박편(薄片 얇은 껍질) 상태로 벗겨져 나온다. 가돌리늄의 방사성 동위원소들 중에 Gd-157은 중성자를 잘 흡수하기 때문에 원자로의 연료봉에 이용된다.

 

 

가돌리늄의 합금은 특수강과 반도체 제조에 쓰이며, 또한 이 금속의 화합물은 컬러텔레비전 모니터의 색을 내는 형광물질로 이용되기도 한다.

 

가돌리늄은 철이나 코발트처럼 강한 자성을 가지고 있으나, 온도가 20℃ 이상 높아지면 자성이 없어지는 성질이 있다. 물리학에서 자성체의 자성이 없어지는 온도를 큐리점(Curie point)이라 한다. 그러므로 가돌리늄 자석은 큐리점이 낮은 것이다.

 

가돌리늄을 이용한 ‘중성자 방사선사진’(neutron radiography)은 비행기나 선체의 결함부위를 찾는데 쓰인다. 영상의학(影像醫學)에서 많이 사용하는 ‘마그네비스트’(magnevist, 바이에르 제약회사 제품)라는 조영제(造影劑 organic gadolinium)는 중성자의 그림자를 만들어 환자의 뇌나 심장의 혈관이라든가 암 조직을 진단하는 MRI(자기공명영상장치)에 이용된다.

 

 

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