Acerca del Gadolinio
El gadolinio pertenece a un elemento de tierras raras (es uno de un conjunto de diecisiete elementos químicos en la tabla periódica). En la industria nuclear, el gadolinio se usa comúnmente como absorbente de neutrones debido a la sección transversal de absorción de neutrones muy alta de dos isótopos 155Gd y 157Gd. De hecho, sus secciones transversales de absorción son las más altas entre todos los isótopos estables.
Resumen
| Elemento | Gadolinio |
| Número atómico | 64 |
| Categoría de elemento | Metal de tierras raras |
| Fase en STP | Sólido |
| Densidad | 7,901 g / cm3 |
| Resistencia a la tracción | 170 MPa |
| Límite de elastacidad | 160 MPa |
| Módulo de Young | 54,8 GPa |
| Escala de Mohs | N / A |
| Dureza Brinell | N / A |
| Dureza Vickers | 570 MPa |
| Punto de fusion | 1313 ° C |
| Punto de ebullición | 3000 ° C |
| Conductividad térmica | 11 W / mK |
| Coeficiente de expansión térmica | 9,4 µm / mK |
| Calor especifico | 0,23 J / g K |
| Calor de fusión | 10,05 kJ / mol |
| Calor de vaporización | 359,4 kJ / mol |
| Resistividad eléctrica [nanoOhmímetro] | 1310 |
| Susceptibilidad magnética | + 755000e-6 cm ^ 3 / mol |
Aplicaciones de Gadolinio
El gadolinio posee propiedades metalúrgicas inusuales, en la medida en que tan solo el 1% de gadolinio puede mejorar significativamente la trabajabilidad y la resistencia a la oxidación a altas temperaturas del hierro, cromo y metales relacionados. El gadolinio como metal o sal absorbe neutrones y, por lo tanto, se usa a veces para blindaje en radiografías de neutrones y en reactores nucleares. El gadolinio se usa ampliamente como absorbedor quemable, que se usa comúnmente en combustible nuevo para compensar un exceso de reactividad del núcleo del reactor. Entre todos los elementos estables conocidos, el gadolinio tiene la sección transversal de captura de neutrones térmicos más alta (49.000 graneros). El óxido de cobre, bario y gadolinio (GdBCO) se ha investigado por sus propiedades superconductoras con aplicaciones en motores o generadores superconductores, por ejemplo, en una turbina eólica.
Producción y precio del Gadolinio
Los precios de las materias primas cambian a diario. Están impulsados principalmente por la oferta, la demanda y los precios de la energía. En 2019, los precios del gadolinio puro rondaron los 1910 $ / kg.
El gadolinio se produce tanto a partir de monacita como de bastnäsita. Comercialmente, se recupera de arena de monacita y bastnasita mediante procesos de extracción y técnicas de intercambio iónico. La monacita es un mineral importante para el torio, lantano y cerio. A menudo se encuentra en depósitos de placer. India, Madagascar y Sudáfrica tienen grandes depósitos de arenas de monacita. Los depósitos de la India son particularmente ricos en monacita.
Fuente: www.luciteria.com
Propiedades mecánicas del Gadolinio
Resistencia del Gadolinio
En mecánica de materiales, la resistencia de un material es su capacidad para soportar una carga aplicada sin fallas ni deformaciones plásticas. La resistencia de los materiales básicamente considera la relación entre las cargas externas aplicadas a un material y la deformación resultante o cambio en las dimensiones del material. Al diseñar estructuras y máquinas, es importante considerar estos factores, a fin de que el material seleccionado tenga la resistencia adecuada para resistir las cargas o fuerzas aplicadas y conservar su forma original. La resistencia de un material es su capacidad para soportar esta carga aplicada sin fallas ni deformaciones plásticas.
Para la tensión de tracción, la capacidad de un material o estructura para soportar cargas que tienden a alargarse se conoce como resistencia máxima a la tracción (UTS). El límite elástico o límite elástico es la propiedad del material definida como el esfuerzo en el que un material comienza a deformarse plásticamente mientras que el límite elástico es el punto donde comienza la deformación no lineal (elástica + plástica).
Ver también: Resistencia de los materiales
Máxima resistencia a la tracción del Gadolinio
La resistencia máxima a la tracción del gadolinio es de 170 MPa.
Límite de elastacidad de Gadolinio
El límite elástico del gadolinio es de 160 MPa.
Módulo de Young del Gadolinio
El módulo de Young del gadolinio es 160 MPa.
Dureza del Gadolinio
En la ciencia de los materiales, la dureza es la capacidad de resistir la hendidura de la superficie ( deformación plástica localizada ) y el rayado . La prueba de dureza Brinell es una de las pruebas de dureza por indentación, que se ha desarrollado para las pruebas de dureza. En las pruebas Brinell, se fuerza un penetrador esférico duro bajo una carga específica en la superficie del metal que se va a probar.
La dureza Brinell del gadolinio es aproximadamente N / A.
El método de prueba de dureza Vickers fue desarrollado por Robert L. Smith y George E. Sandland en Vickers Ltd como una alternativa al método Brinell para medir la dureza de materiales. El método de prueba de dureza Vickers también se puede utilizar como método de prueba de microdureza , que se utiliza principalmente para piezas pequeñas, secciones delgadas o trabajos de profundidad de caja.
La dureza Vickers del gadolinio es de aproximadamente 570 MPa.
La dureza al rayado es la medida de la resistencia de una muestra a la deformación plástica permanente debido a la fricción de un objeto afilado. La escala más común para esta prueba cualitativa es la escala de Mohs , que se utiliza en mineralogía. La escala de Mohs de dureza mineral se basa en la capacidad de una muestra natural de mineral para rayar visiblemente otro mineral.
El gadolinio tiene una dureza de aproximadamente N / A.
Ver también: dureza de materiales
Gadolinio – Estructura cristalina
Una posible estructura cristalina del gadolinio es una estructura compacta hexagonal .
En los metales, y en muchos otros sólidos, los átomos están dispuestos en matrices regulares llamadas cristales. Una red de cristal es un patrón repetitivo de puntos matemáticos que se extiende por todo el espacio. Las fuerzas de los enlaces químicos provocan esta repetición. Es este patrón repetido el que controla propiedades como resistencia, ductilidad, densidad, conductividad (propiedad de conducir o transmitir calor, electricidad, etc.) y forma. Hay 14 tipos generales de patrones conocidos como celosías de Bravais.
Ver también: Estructura cristalina de materiales
Estructura cristalina del Gadolinio
Resistencia de los elementos
Elasticidad de los elementos
Dureza de los elementos
Propiedades térmicas del Gadolinio
Gadolinio: punto de fusión y punto de ebullición
Punto de gadolinio de fusión es de 1313 ° C .
Punto de gadolinio de ebullición es 3000 ° C .
Tenga en cuenta que estos puntos están asociados con la presión atmosférica estándar.
Gadolinio – Conductividad térmica
La conductividad térmica del gadolinio es 11 W / (m · K).
Las características de transferencia de calor de un material sólido se miden mediante una propiedad llamada conductividad térmica , k (o λ), medida en W / mK . Es una medida de la capacidad de una sustancia para transferir calor a través de un material por conducción . Tenga en cuenta que la ley de Fourier se aplica a toda la materia, independientemente de su estado (sólido, líquido o gas), por lo tanto, también se define para líquidos y gases.
Coeficiente de expansión térmica del Gadolinio
El coeficiente de expansión térmica lineal del gadolinio es de 9,4 µm / (m · K)
La expansión térmica es generalmente la tendencia de la materia a cambiar sus dimensiones en respuesta a un cambio de temperatura. Por lo general, se expresa como un cambio fraccionario en longitud o volumen por cambio de temperatura unitario.
Gadolinio: calor específico, calor latente de fusión, calor latente de vaporización
El calor específico de gadolinio es 0,23 J / g K .
La capacidad calorífica es una propiedad extensa de la materia, lo que significa que es proporcional al tamaño del sistema. La capacidad calorífica C tiene la unidad de energía por grado o energía por kelvin. Cuando se expresa el mismo fenómeno como una propiedad intensiva, la capacidad calorífica se divide por la cantidad de sustancia, masa o volumen, por lo que la cantidad es independiente del tamaño o extensión de la muestra.
El calor latente de fusión del gadolinio es 10,05 kJ / mol .
El calor latente de vaporización del gadolinio es 359,4 kJ / mol .
El calor latente es la cantidad de calor que se agrega o se elimina de una sustancia para producir un cambio de fase. Esta energía rompe las fuerzas de atracción intermoleculares y también debe proporcionar la energía necesaria para expandir el gas (el trabajo pΔV ). Cuando se agrega calor latente, no se produce ningún cambio de temperatura. La entalpía de vaporización es función de la presión a la que tiene lugar esa transformación.
Punto de fusión de los elementos
Conductividad térmica de elementos
Expansión térmica de elementos
Capacidad calorífica de los elementos
Calor de fusión de elementos
Calor de vaporización de elementos
Gadolinio – Resistividad eléctrica – Susceptibilidad magnética
La propiedad eléctrica se refiere a la respuesta de un material a un campo eléctrico aplicado. Una de las principales características de los materiales es su capacidad (o falta de capacidad) para conducir corriente eléctrica. De hecho, los materiales se clasifican según esta propiedad, es decir, se dividen en conductores, semiconductores y no conductores.
Ver también: Propiedades eléctricas
La propiedad magnética se refiere a la respuesta de un material a un campo magnético aplicado . Las propiedades magnéticas macroscópicas de un material son una consecuencia de las interacciones entre un campo magnético externo y los momentos dipolares magnéticos de los átomos constituyentes . Diferentes materiales reaccionan a la aplicación de un campo magnético de manera diferente .
Ver también: Propiedades magnéticas
Resistividad eléctrica del Gadolinio
La resistividad eléctrica del gadolinio es 1310 nΩ⋅m .
La conductividad eléctrica y su inversa, la resistividad eléctrica , es una propiedad fundamental de un material que cuantifica cómo el gadolinio conduce el flujo de corriente eléctrica. La conductividad eléctrica o conductancia específica es el recíproco de la resistividad eléctrica.
Susceptibilidad magnética del Gadolinio
La susceptibilidad magnética del gadolinio es + 755000e-6 cm ^ 3 / mol .
En electromagnetismo, la susceptibilidad magnética es la medida de la magnetización de una sustancia. La susceptibilidad magnética es un factor de proporcionalidad adimensional que indica el grado de magnetización del gadolinio en respuesta a un campo magnético aplicado.
Resistividad eléctrica de elementos
Susceptibilidad magnética de elementos
Aplicación y precios de otros elementos
