À propos du Gadolinium
Le gadolinium appartient à l’un des éléments des terres rares (il fait partie d’un ensemble de dix-sept éléments chimiques du tableau périodique). Dans l’industrie nucléaire, le gadolinium est couramment utilisé comme absorbeur de neutrons en raison de la section efficace d’absorption des neutrons très élevée de deux isotopes 155Gd et 157Gd. En fait, leurs sections efficaces d’absorption sont les plus élevées de tous les isotopes stables.
Sommaire
| Élément | Gadolinium |
| Numéro atomique | 64 |
| Catégorie d’élément | Métal de terre rare |
| Phase à STP | Solide |
| Densité | 7,901g/cm3 |
| Résistance à la traction ultime | 170 MPa |
| Limite d’élasticité | 160 MPa |
| Module de Young | 54,8 GPa |
| Échelle de Mohs | N / A |
| Dureté Brinell | N / A |
| Dureté Vickers | 570 MPa |
| Point de fusion | 1313°C |
| Point d’ébullition | 3000°C |
| Conductivité thermique | 11 W/mK |
| Coefficient de dilatation thermique | 9,4 µm/mK |
| Chaleur spécifique | 0,23 J/g·K |
| Température de fusion | 10,05 kJ/mol |
| Chaleur de vaporisation | 359,4 kJ/mol |
| Résistivité électrique [nanoohmmètre] | 1310 |
| Susceptibilité magnétique | +755000e-6cm^3/mol |
Applications du Gadolinium
Le gadolinium possède des propriétés métallurgiques inhabituelles, dans la mesure où aussi peu que 1% de gadolinium peut améliorer de manière significative l’ouvrabilité et la résistance à l’oxydation à haute température du fer, du chrome et des métaux apparentés. Le gadolinium en tant que métal ou sel absorbe les neutrons et est donc parfois utilisé pour le blindage en radiographie neutronique et dans les réacteurs nucléaires. Le gadolinium est largement utilisé comme absorbeur consommable, qui est couramment utilisé dans le combustible neuf pour compenser un excès de réactivité du cœur du réacteur. Parmi tous les éléments stables connus, le gadolinium possède la section efficace de capture des neutrons thermiques la plus élevée (49 000 granges). L’oxyde de cuivre baryum gadolinium (GdBCO) a été recherché pour ses propriétés supraconductrices avec des applications dans les moteurs ou générateurs supraconducteurs – par exemple dans une éolienne.
Production et prix du Gadolinium
Les prix des matières premières changent quotidiennement. Ils dépendent principalement de l’offre, de la demande et des prix de l’énergie. En 2019, les prix du Gadolinium pur se situaient autour de 1910 $/kg.
Le gadolinium est produit à la fois à partir de monazite et de bastnäsite. Commercialement, il est récupéré du sable de monazite et de la bastnasite par des procédés d’extraction et des techniques d’échange d’ions. La monazite est un minerai important pour le thorium, le lanthane et le cérium. On le trouve souvent dans les gisements de placers. L’Inde, Madagascar et l’Afrique du Sud possèdent d’importants gisements de sables de monazite. Les gisements en Inde sont particulièrement riches en monazite.
Source : www.luciteria.com
Propriétés mécaniques du Gadolinium
Force du Gadolinium
En mécanique des matériaux, la résistance d’un matériau est sa capacité à supporter une charge appliquée sans rupture ni déformation plastique. La résistance des matériaux considère essentiellement la relation entre les charges externes appliquées à un matériau et la déformation ou la modification des dimensions du matériau qui en résulte. Lors de la conception de structures et de machines, il est important de tenir compte de ces facteurs, afin que le matériau sélectionné ait une résistance suffisante pour résister aux charges ou forces appliquées et conserver sa forme d’origine. La résistance d’un matériau est sa capacité à supporter cette charge appliquée sans défaillance ni déformation plastique.
Pour la contrainte de traction, la capacité d’un matériau ou d’une structure à supporter des charges tendant à s’allonger est appelée résistance ultime à la traction (UTS). La limite d’élasticité ou la limite d’élasticité est la propriété du matériau définie comme la contrainte à laquelle un matériau commence à se déformer plastiquement, tandis que la limite d’élasticité est le point où la déformation non linéaire (élastique + plastique) commence.
Voir aussi: Résistance des matériaux
Résistance à la traction ultime du Gadolinium
La résistance à la traction ultime du gadolinium est de 170 MPa.
Limite d’élasticité du Gadolinium
La limite d’élasticité du gadolinium est de 160 MPa.
Module de Young du Gadolinium
Le module de Young du Gadolinium est de 160 MPa.
Dureté du Gadolinium
En science des matériaux, la dureté est la capacité à résister à l’indentation de surface (déformation plastique localisée) et aux rayures. Le test de dureté Brinell est l’un des tests de dureté par indentation, qui a été développé pour les tests de dureté. Dans les tests Brinell, un pénétrateur sphérique dur est forcé sous une charge spécifique dans la surface du métal à tester.
La dureté Brinell du gadolinium est d’environ N/A.
La méthode d’essai de dureté Vickers a été développée par Robert L. Smith et George E. Sandland chez Vickers Ltd comme alternative à la méthode Brinell pour mesurer la dureté des matériaux. La méthode d’essai de dureté Vickers peut également être utilisée comme méthode d’essai de microdureté, qui est principalement utilisée pour les petites pièces, les sections minces ou les travaux en profondeur.
La dureté Vickers du gadolinium est d’environ 570 MPa.
La dureté à la rayure est la mesure de la résistance d’un échantillon à la déformation plastique permanente due au frottement d’un objet pointu. L’échelle la plus courante pour ce test qualitatif est l’échelle de Mohs, qui est utilisée en minéralogie. L’échelle de Mohs de dureté minérale est basée sur la capacité d’un échantillon naturel de minéral à rayer visiblement un autre minéral.
Le gadolinium a une dureté d’environ N/A.
Voir aussi: Dureté des matériaux
Gadolinium – Structure cristalline
Une structure cristalline possible du gadolinium est une structure hexagonale compacte.
Dans les métaux et dans de nombreux autres solides, les atomes sont disposés en réseaux réguliers appelés cristaux. Un réseau cristallin est un motif répétitif de points mathématiques qui s’étend dans tout l’espace. Les forces de la liaison chimique provoquent cette répétition. C’est ce motif répété qui contrôle les propriétés telles que la résistance, la ductilité, la densité, la conductivité (propriété de conduire ou de transmettre la chaleur, l’électricité, etc.) et la forme. Il existe 14 types généraux de ces modèles connus sous le nom de réseaux de Bravais.
Voir aussi: Structure cristalline des matériaux
Structure cristalline du Gadolinium
Force des éléments
Élasticité des éléments
Dureté des éléments
Propriétés thermiques du Gadolinium
Gadolinium – Point de fusion et point d’ébullition
Le point de fusion du Gadolinium est de 1313°C.
Le point d’ébullition du Gadolinium est de 3000°C.
Notez que ces points sont associés à la pression atmosphérique standard.
Gadolinium – Conductivité thermique
La conductivité thermique du Gadolinium est de 11 W/(m·K).
Les caractéristiques de transfert de chaleur d’un matériau solide sont mesurées par une propriété appelée la conductivité thermique, k (ou λ), mesurée en W/mK. C’est une mesure de la capacité d’une substance à transférer de la chaleur à travers un matériau par conduction. Notez que la loi de Fourier s’applique à toute matière, quel que soit son état (solide, liquide ou gazeux), par conséquent, elle est également définie pour les liquides et les gaz.
Coefficient de dilatation thermique du Gadolinium
Le coefficient de dilatation thermique linéaire du gadolinium est de 9,4 µm/(m·K)
La dilatation thermique est généralement la tendance de la matière à changer ses dimensions en réponse à un changement de température. Il est généralement exprimé sous la forme d’un changement fractionnaire de longueur ou de volume par unité de changement de température.
Gadolinium – Chaleur spécifique, chaleur latente de fusion, chaleur latente de vaporisation
La chaleur spécifique du gadolinium est de 0,23 J/g K.
La capacité calorifique est une propriété extensive de la matière, c’est-à-dire qu’elle est proportionnelle à la taille du système. La capacité thermique C a l’unité d’énergie par degré ou d’énergie par kelvin. Lors de l’expression du même phénomène en tant que propriété intensive, la capacité thermique est divisée par la quantité de substance, de masse ou de volume, ainsi la quantité est indépendante de la taille ou de l’étendue de l’échantillon.
La chaleur latente de fusion du gadolinium est de 10,05 kJ/mol.
La chaleur latente de vaporisation du gadolinium est de 359,4 kJ/mol.
La chaleur latente est la quantité de chaleur ajoutée ou retirée d’une substance pour produire un changement de phase. Cette énergie décompose les forces attractives intermoléculaires, et doit également fournir l’énergie nécessaire pour dilater le gaz (le pΔV travail). Lorsque la chaleur latente est ajoutée, aucun changement de température ne se produit. L’enthalpie de vaporisation est fonction de la pression à laquelle cette transformation a lieu.
Point de fusion des éléments
Conductivité thermique des éléments
Dilatation thermique des éléments
Capacité calorifique des éléments
Chaleur de fusion des éléments
Chaleur de vaporisation des éléments
Gadolinium – Résistivité électrique – Susceptibilité magnétique
La propriété électrique fait référence à la réponse d’un matériau à un champ électrique appliqué. L’une des principales caractéristiques des matériaux est leur capacité (ou leur incapacité) à conduire le courant électrique. En effet, les matériaux sont classés selon cette propriété, c’est-à-dire qu’ils sont divisés en conducteurs, semi-conducteurs et non-conducteurs.
Voir aussi: Propriétés électriques
La propriété magnétique fait référence à la réponse d’un matériau à un champ magnétique appliqué. Les propriétés magnétiques macroscopiques d’un matériau sont une conséquence des interactions entre un champ magnétique extérieur et les moments dipolaires magnétiques des atomes qui le constituent. Différents matériaux réagissent différemment à l’application du champ magnétique.
Voir aussi: Propriétés magnétiques
Résistivité électrique du Gadolinium
La résistivité électrique du Gadolinium est de 1310 nΩ⋅m.
La conductivité électrique et son inverse, la résistivité électrique, est une propriété fondamentale d’un matériau qui quantifie la manière dont le gadolinium conduit le flux de courant électrique. La conductivité électrique ou conductance spécifique est l’inverse de la résistivité électrique.
Susceptibilité magnétique du Gadolinium
La susceptibilité magnétique du Gadolinium est de +755000e-6 cm^3/mol.
En électromagnétisme, la susceptibilité magnétique est la mesure de l’aimantation d’une substance. La susceptibilité magnétique est un facteur de proportionnalité sans dimension qui indique le degré d’aimantation du gadolinium en réponse à un champ magnétique appliqué.
Résistivité électrique des éléments
Susceptibilité magnétique des éléments
Application et prix des autres éléments
