钆

米拉Senthilingham

本周学习命名元素的技巧。西蒙·科顿报道:

西蒙棉花

知道一个元素的名字来源于哪里总是很有趣的。我们称之为镧系元素或镧系元素的家族，名字的选择有些随机。这是因为从第一个化合物的分离到最后一个放射性的镧系元素的合成，鉴定这15种镧系元素花了150多年的时间钷在1947年。

有些是以神的名字命名的，比如铈；有些人喜欢铕以地名命名;其他人包括钆这是本播客的明星，它们的名字来源于科学家。

钆是以芬兰科学家约翰·加多林(Johan Gadolin)的名字命名的，他既是化学家又是地质学家。1792年，他分离出了第一个稀土化合物，就是我们现在所知道的钇这种氧化物是在瑞典的伊特比发现的一种黑色矿物。几年后，这种含有大量镧系元素的矿石被命名为钆矿。由于很难分离非常相似的镧系元素，直到1880年，一位名叫德·马里尼亚克的瑞士化学家才发现了由我们现在所知的钆元素引起的光谱线。六年后的1886年，法国化学家德·布瓦博德兰分离出了这种纯氧化物，并将这种元素称为钆，因为它是从钆石中获得的。金属钆直到1935年才被分离出来，像所有其他镧系元素一样，它是一种活性金属。

几乎所有已知的钆化学都是钆3+(3+)离子的化学。这种离子是无色的，乍一看似乎没什么意思。但像大多数其他镧系元素和过渡金属一样，它有几个未配对的电子，这赋予了它有趣的磁性能。事实上，这个离子在它的4f轨道上有7个未配对的电子，这给了它一个非常大的磁矩，科学家们目前对利用这一点很感兴趣。

众所周知，氯氟烃(简称CFCs)在过去被广泛用于冰箱和冰柜作为制冷剂气体。氟氯化碳不仅会消耗臭氧层，而且还是温室气体，因此发达国家已基本停止使用氟氯化碳。这意味着需要一种更好、更环保的替代品。由于一种被称为磁制冷或绝热消磁的过程，钆可能在未来的冰箱中被证明是有用的。

它的工作原理是这样的:当含有未配对电子的物质被放入磁场中时，磁偶极子倾向于与磁场对齐，处于最低能态;这个过程释放热量，可以使用外部冷却液带走。现在如果你把冷却剂从磁性材料中取出，然后关掉磁场。材料中的磁偶极子随机化，然后冷却下来。

一个磁性冰箱实际上已经利用钆的这种能力被建造出来了。冰箱里有一个轮子，轮子上有几段钆粉，当轮子转动时，它会穿过一个非常强大的磁铁两极之间的缝隙。当钆处于磁场中时，它会被加热，所以它必须通过水来冷却。

然后随着轮子转动，钆离开磁场，钆开始进一步冷却。然后，第二批水流过金属，然后冷却。然后，这些冷水通过冰箱的冷却盘管循环。

它的制造商位于爱荷华州立大学，他们说这种“磁性”冰箱比传统冰箱节能20%到30%，为它的“绿色”证书增添了一份。

这种用途可能在未来，但钆在磁共振成像中的应用非常广泛。

MRI是一种常规的非侵入性临床方法，用于产生我们组织或器官的二维图像，用于诊断目的。在寻找血管或肿瘤时，通过静脉注射造影剂来改善MRI信号的图像质量，造影剂通常是钆配合物的水溶液。

游离的Gd3+离子具有与Ca相似的离子半径^{2 +}但电荷较大，所以钆本身不能使用，因为它可能会干扰各种钙体内信号传递的作用，因此是有毒的。因此，钆离子在使用之前，通过与二乙烯三胺戊乙酸(俗称DPTA)等配体反应，变成稳定的配合物。这种配体有8个原子附着在钆上，这意味着它结合得非常紧密，确保了自由的，有毒的钆不会被释放出来。一旦注射，这种化合物就会在血管系统中循环，然后通过肾脏过滤出来，并原样排出体外。所有的证据都表明它是相当安全的，但目前劝阻孕妇使用它，主要是因为它对胎儿的安全性还没有得到证实。

钆是无色的，刚开始听起来可能没什么意思，但它可能是在不破坏环境的情况下保持牛奶或黄油凉爽的关键，甚至可能挽救你的生命。

米拉Senthilingham

所以提供了拯救我们生命和环境的潜力，这是一个相当重要的因素。这是阿平厄姆学校的西蒙·科顿讲述的钆化学。现在，下周，我们将回到命名元素的重要性，以及它的发音。

布莱恩·克莱格

您可能认为决定一个元素的名称是非常简单的，但是102号元素有很多误解和争论。首先，它现在的名字如何发音是一个问题:no-bell-ium，因为它与诺贝尔奖来自同一个词根;或者no-beel-ium，模仿我们说'氦”。当我向皇家化学学会必威手机登陆的代表提问时，他们甚至对此进行了激烈的讨论，最终选择了无beel-ium。这只是发音，这个名字本身花了很多时间来整理。

米拉Senthilingham

在下周的节目中，和布莱恩·克莱格一起找出102号元素是如何得名的，以及它化学上的奇妙之处化学元素。在那之前，感谢大家的收听，我是Meera Senthilingham。