Elemento químico · lantánido
Gadolinio
Tiene propiedades magnéticas interesantes y se usa en imágenes por resonancia magnética (IRM).
Propiedades rápidas
- Nº atómico
- 64
- Peso atómico
- 157.25
- Grupo
- —
- Periodo
- 6
- Estado
- sólido
- Bloque
- F
- Valencia
- +3
- Tipo
- lantánido
Qué es el gadolinio
El gadolinio es un elemento químico de la serie de los lantánidos, conocido por sus propiedades magnéticas únicas. Destaca sobre todo en el ámbito médico, donde se utiliza en imágenes por resonancia magnética (IRM) para mejorar la calidad de las imágenes. Curiosamente, el gadolinio puede aumentar la eficiencia de ciertos procesos nucleares debido a su alta capacidad de absorción de neutrones.
Para qué sirve el gadolinio
Resonancia magnética
El gadolinio se utiliza como agente de contraste en imágenes por resonancia magnética (IRM). Mejora la claridad de las imágenes al realzar el contraste entre diferentes tejidos, lo que ayuda en el diagnóstico de diversas condiciones médicas.
Reactores nucleares
Gracias a su capacidad para absorber neutrones, el gadolinio se emplea en reactores nucleares como un moderador de neutrones, ayudando a controlar la reacción en cadena y mejorar la seguridad del reactor.
Pantallas y fósforos
En la industria tecnológica, el gadolinio se utiliza en la fabricación de fósforos para pantallas de televisión y monitores, donde contribuye a mejorar la calidad de la imagen.
Datos del gadolinio
- Número atómico (Z)
- 64
- Masa atómica
- 157,25 u
- Punto de fusión
- 1313 °C
- Punto de ebullición
- 3273 °C
- Densidad
- 7,90 g/cm³
- Electronegatividad (Pauling)
- 1,2
- Radio atómico
- 180 pm
- Energía de 1ª ionización
- 593,4 kJ/mol
- Afinidad electrónica
- 13,2 kJ/mol
- Estructura cristalina
- hexagonal compacta (α, < 1235 °C); BCC (β)
- Color / aspecto
- blanco-plateado brillante
- Origen del nombre
- del mineral gadolinita, en honor a Johan Gadolin (químico finlandés)
- Descubrimiento
- 1880 · Jean Charles Galissard de Marignac (Suiza) (Suiza)
Propiedades del gadolinio
Propiedades físicas
El gadolinio es un metal plateado y brillante, con una densidad de aproximadamente 7.9 g/cm³. Tiene un punto de fusión de 1313 °C y un punto de ebullición de 3273 °C. Es un buen conductor de la electricidad y presenta propiedades magnéticas interesantes, siendo ferromagnético a temperatura ambiente.
Propiedades químicas
Químicamente, el gadolinio es bastante reactivo. Se oxida fácilmente en el aire formando una capa de óxido que lo protege de una mayor corrosión. Suele encontrarse en estado de oxidación +3 y reacciona con ácidos diluidos, liberando hidrógeno. Es estable en agua fría pero reacciona vigorosamente con agua caliente.
Configuración electrónica
La configuración electrónica abreviada del gadolinio es:
[Xe] 4f⁷ 5d¹ 6s²
En notación desarrollada completa:
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 4f⁷ 5d¹ 6s²
El gadolinio distribuye sus 64 electrones siguiendo las reglas de Aufbau, Hund y el principio de exclusión de Pauli. Los electrones del último nivel energético (los electrones de valencia) son los responsables de las propiedades químicas del elemento.
Estados de oxidación y valencias del gadolinio
| Estado | Ejemplo(s) | Frecuencia |
|---|---|---|
| +3 | Gd₂O₃, GdCl₃, complejos de gadolinio (DTPA) para contraste MRI | único |
Si lo que necesitas es formular, en la página de la valencia del gadolinio está cada estado de oxidación con su ejemplo resuelto y de dónde sale a partir de la configuración electrónica.
Historia del gadolinio
El gadolinio fue descubierto por el químico suizo Jean Charles Galissard de Marignac en 1880, al analizar el mineral gadolinita. Fue nombrado en honor al químico y geólogo finlandés Johan Gadolin, quien realizó importantes contribuciones al estudio de las tierras raras. La identificación del gadolinio como elemento separado fue un hito en la comprensión de la complejidad de los minerales de tierras raras.
Compuestos habituales
| Fórmula | Nombre | Descripción |
|---|---|---|
| Gd2O3 | Óxido de gadolinio | Utilizado en la fabricación de fósforos y como material de partida para otros compuestos de gadolinio. |
| GdCl3 | Cloruro de gadolinio | Se emplea en la síntesis de otros compuestos de gadolinio y en aplicaciones de investigación. |
| Gd2(SO4)3 | Sulfato de gadolinio | Utilizado en aplicaciones de laboratorio y en algunos procesos industriales. |
Dónde se encuentra el gadolinio
El gadolinio no se encuentra libre en la naturaleza, sino que está presente en minerales como la monacita y la bastnasita. Estos minerales se extraen principalmente en China, Estados Unidos, Brasil e India. Aunque no es abundante en la corteza terrestre, su extracción es viable debido a su concentración en ciertos minerales de tierras raras.
Isótopos del gadolinio
| Isótopo | Masa | Abundancia | Vida media |
|---|---|---|---|
| Gd-152 | 151,91980 u | 0,20 % | 1,08 × 10¹⁴ años |
| Gd-154 | 153,92087 u | 2,18 % | estable |
| Gd-155 | 154,92263 u | 14,80 % | estable |
| Gd-156 | 155,92213 u | 20,47 % | estable |
| Gd-157 | 156,92397 u | 15,65 % | estable |
| Gd-158 | 157,92410 u | 24,84 % | estable |
| Gd-160 | 159,92706 u | 21,86 % | estable |
Curiosidades sobre el gadolinio
-
El gadolinio es uno de los pocos elementos que exhibe propiedades ferromagnéticas a temperatura ambiente, lo que lo hace especialmente útil en aplicaciones magnéticas.
-
A pesar de su uso en medicina, el gadolinio libre es tóxico; por ello, se utiliza en forma de quelatos que son seguros para el organismo.
-
El gadolinio tiene la capacidad de absorber neutrones térmicos, lo que lo convierte en un elemento clave en la fabricación de barras de control para reactores nucleares.
El gadolinio en la tabla periódica
- Tipo: lantánido.
- Grupo: pertenece a los lantánidos, no asignado a un grupo numerado.
- Periodo: 6.
- Bloque: F (el último electrón se aloja en un orbital de tipo f).
- Valencia principal: +3.
Compara con el resto de lantánidos o con los elementos del periodo 6.