Sobre o Gadolínio
O gadolínio pertence a um elemento de terras raras (é um de um conjunto de dezessete elementos químicos na tabela periódica). Na indústria nuclear, o gadolínio é comumente usado como absorvedor de nêutrons devido à seção transversal de absorção de nêutrons muito alta de dois isótopos 155Gd e 157Gd. De fato, suas seções transversais de absorção são as mais altas entre todos os isótopos estáveis.
Resumo
| Elemento | Gadolínio |
| Número atômico | 64 |
| Categoria do elemento | Metal de terras raras |
| Fase em STP | Sólido |
| Densidade | 7,901 g/cm3 |
| Resistência à tração | 170 MPa |
| Força de rendimento | 160 MPa |
| Módulo de elasticidade de Young | 54,8 GPa |
| Escala de Mohs | N/D |
| Dureza Brinell | N/D |
| Dureza Vickers | 570 MPa |
| Ponto de fusão | 1313 °C |
| Ponto de ebulição | 3000 °C |
| Condutividade térmica | 11 W/mK |
| Coeficiente de Expansão Térmica | 9,4 µm/mK |
| Calor específico | 0,23 J/gK |
| Calor de fusão | 10,05 kJ/mol |
| Calor da vaporização | 359,4 kJ/mol |
| Resistividade elétrica [nanoOhm meter] | 1310 |
| Suscetibilidade Magnética | +755000e-6 cm3/mol |
O gadolínio possui propriedades metalúrgicas incomuns, na medida em que apenas 1% de gadolínio pode melhorar significativamente a trabalhabilidade e a resistência à oxidação em altas temperaturas de ferro, cromo e metais relacionados. O gadolínio como metal ou sal absorve nêutrons e, portanto, é usado às vezes para blindagem em radiografia de nêutrons e em reatores nucleares. O gadolínio é amplamente utilizado como absorvedor queimável, que é comumente usado em combustível fresco para compensar um excesso de reatividade do núcleo do reator. Entre todos os elementos estáveis conhecidos, o gadolínio tem a maior seção de captura de nêutrons térmicos (49000 celeiros). O óxido de cobre e bário gadolínio (GdBCO) foi pesquisado por suas propriedades supercondutoras com aplicações em motores ou geradores supercondutores – por exemplo, em uma turbina eólica. Os preços das matérias-primas mudam diariamente. Eles são impulsionados principalmente pela oferta, demanda e preços de energia. Em 2019, os preços do gadolínio puro estavam em torno de 1910 $/kg. O gadolínio é produzido tanto a partir de monazita quanto de bastnäsite. Comercialmente, é recuperado da areia monazita e bastnasita por processos de extração e técnicas de troca iônica. Monazita é um minério importante para tório, lantânio e cério. É frequentemente encontrado em depósitos de placer. Índia, Madagascar e África do Sul têm grandes depósitos de areias monazíticas. Os depósitos na Índia são particularmente ricos em monazita. Fonte: www.luciteria.com
Na mecânica dos materiais, a resistência de um material é sua capacidade de suportar uma carga aplicada sem falha ou deformação plástica. A resistência dos materiais considera basicamente a relação entre as cargas externas aplicadas a um material e a deformação resultante ou alteração nas dimensões do material. Ao projetar estruturas e máquinas, é importante considerar esses fatores, para que o material selecionado tenha resistência adequada para resistir às cargas ou forças aplicadas e manter sua forma original. A resistência de um material é a sua capacidade de suportar esta carga aplicada sem falha ou deformação plástica. Para tensão de tração, a capacidade de um material ou estrutura de suportar cargas que tendem a se alongar é conhecida como resistência à tração final (UTS). O limite de escoamento ou tensão de escoamento é a propriedade do material definida como a tensão na qual um material começa a se deformar plasticamente, enquanto o ponto de escoamento é o ponto onde a deformação não linear (elástica + plástica) começa. Veja também: Resistência dos Materiais A resistência à tração final do Gadolínio é de 170 MPa. O limite de escoamento do Gadolínio é de 160 MPa. O módulo de elasticidade de Young do Gadolínio é de 160 MPa. Na ciência dos materiais, a dureza é a capacidade de suportar o recuo da superfície (deformação plástica localizada) e arranhões. O teste de dureza Brinell é um dos testes de dureza de indentação, que foi desenvolvido para testes de dureza. Nos testes Brinell, um penetrador esférico duro é forçado sob uma carga específica na superfície do metal a ser testado. A dureza Brinell do Gadolínio é aproximadamente N/A. O método de teste de dureza Vickers foi desenvolvido por Robert L. Smith e George E. Sandland na Vickers Ltd como uma alternativa ao método Brinell para medir a dureza dos materiais. O método de teste de dureza Vickers também pode ser usado como um método de teste de microdureza, que é usado principalmente para peças pequenas, seções finas ou trabalhos de profundidade de caixa. A dureza Vickers do gadolínio é de aproximadamente 570 MPa. A dureza ao risco é a medida de quão resistente uma amostra é à deformação plástica permanente devido ao atrito de um objeto pontiagudo. A escala mais comum para este teste qualitativo é a escala de Mohs, que é usada em mineralogia. A escala Mohs de dureza mineral é baseada na capacidade de uma amostra natural de mineral riscar visivelmente outro mineral. O Gadolínio tem uma dureza de aproximadamente N/A. Veja também: Dureza dos Materiais Uma possível estrutura cristalina do Gadolínio é a estrutura hexagonal compacta. Nos metais e em muitos outros sólidos, os átomos estão dispostos em arranjos regulares chamados cristais. Uma rede cristalina é um padrão repetitivo de pontos matemáticos que se estende por todo o espaço. As forças de ligação química causam essa repetição. É esse padrão repetido que controla propriedades como força, ductilidade, densidade, condutividade (propriedade de conduzir ou transmitir calor, eletricidade, etc.) e forma. Existem 14 tipos gerais de tais padrões conhecidos como reticulados de Bravais. Veja também: Estrutura Cristalina de Materiais
O ponto de fusão do Gadolínio é 1313 °C. O ponto de ebulição do Gadolínio é 3000 °C. Observe que esses pontos estão associados à pressão atmosférica padrão. A condutividade térmica do Gadolínio é 11 W/(m·K). As características de transferência de calor de um material sólido são medidas por uma propriedade chamada condutividade térmica, k (ou λ), medida em W/mK. É uma medida da capacidade de uma substância de transferir calor através de um material por condução. Observe que a lei de Fourier se aplica a toda matéria, independentemente de seu estado (sólido, líquido ou gasoso), portanto, também é definida para líquidos e gases. O coeficiente de expansão térmica linear do Gadolínio é de 9,4 µm/(m·K). A expansão térmica é geralmente a tendência da matéria de mudar suas dimensões em resposta a uma mudança na temperatura. Geralmente é expresso como uma mudança fracionária no comprimento ou volume por unidade de mudança de temperatura. O calor específico do Gadolínio é 0,23 J/g K. A capacidade calorífica é uma propriedade extensiva da matéria, o que significa que é proporcional ao tamanho do sistema. A capacidade calorífica C tem a unidade de energia por grau ou energia por kelvin. Ao expressar o mesmo fenômeno como uma propriedade intensiva, a capacidade calorífica é dividida pela quantidade de substância, massa ou volume, portanto a quantidade é independente do tamanho ou extensão da amostra. O calor latente de fusão do Gadolínio é 10,05 kJ/mol. O calor latente de vaporização do Gadolínio é 359,4 kJ/mol. Calor latente é a quantidade de calor adicionada ou removida de uma substância para produzir uma mudança de fase. Essa energia quebra as forças atrativas intermoleculares e também deve fornecer a energia necessária para expandir o gás (o pΔV trabalho). Quando o calor latente é adicionado, nenhuma mudança de temperatura ocorre. A entalpia de vaporização é uma função da pressão na qual essa transformação ocorre.
A propriedade elétrica refere-se à resposta de um material a um campo elétrico aplicado. Uma das principais características dos materiais é sua capacidade (ou falta de capacidade) de conduzir corrente elétrica. De fato, os materiais são classificados por essa propriedade, ou seja, são divididos em condutores, semicondutores e não condutores. Veja também: Propriedades Elétricas A propriedade magnética refere-se à resposta de um material a um campo magnético aplicado. As propriedades magnéticas macroscópicas de um material são consequência das interações entre um campo magnético externo e os momentos de dipolo magnético dos átomos constituintes. Diferentes materiais reagem à aplicação do campo magnético de forma diferente. Veja também: Propriedades Magnéticas
A resistividade elétrica do Gadolínio é 1310 nΩ⋅m. A condutividade elétrica e seu inverso, a resistividade elétrica, é uma propriedade fundamental de um material que quantifica como o gadolínio conduz o fluxo de corrente elétrica. A condutividade elétrica ou condutância específica é o recíproco da resistividade elétrica. A suscetibilidade magnética do Gadolínio é +755000e-6 cm3/mol . No eletromagnetismo, a suscetibilidade magnética é a medida da magnetização de uma substância. A suscetibilidade magnética é um fator de proporcionalidade adimensional que indica o grau de magnetização do gadolínio em resposta a um campo magnético aplicado.
Aplicações do Gadolínio
Produção e preço do Gadolínio
Propriedades mecânicas do Gadolínio
Força do Gadolínio
Resistência à tração final do Gadolínio
Força de rendimento do Gadolínio
Módulo de Elasticidade do Gadolínio
Dureza do Gadolínio
Gadolínio – Estrutura Cristalina
Estrutura Cristalina de Gadolínio
Força dos Elementos
Elasticidade dos Elementos
Dureza dos Elementos
Propriedades Térmicas do Gadolínio
Gadolínio – Ponto de Fusão e Ponto de Ebulição
Gadolínio – Condutividade Térmica
Coeficiente de Expansão Térmica do Gadolínio
Gadolínio – Calor Específico, Calor Latente de Fusão, Calor Latente de Vaporização
Ponto de fusão dos elementos
Condutividade Térmica dos Elementos
Expansão Térmica dos Elementos
Capacidade de Calor dos Elementos
Calor de Fusão de Elementos
Calor de Vaporização dos Elementos
Gadolínio – Resistividade Elétrica – Suscetibilidade Magnética
Resistividade elétrica do Gadolínio
Suscetibilidade Magnética do Gadolínio
Resistividade Elétrica dos Elementos
Suscetibilidade Magnética dos Elementos
Aplicação e preços de outros elementos
