గ్యాడోలీనియం: Difference between revisions

From LTRC
VisualWikitext
ఇంగ్లీష్ వికీపీడియాలోని “Gadolinium” వ్యాసానికి తెలుగు అనువాదం
 
ఇంగ్లీష్ వికీపీడియాలోని “Gadolinium” వ్యాసానికి తెలుగు అనువాదం
 
Line 16: Line 16:
గ్యాడోలీనియం [[లాంతనైడ్]] శ్రేణిలో ఎనిమిదవ సభ్యుడు. [[ఆవర్తన పట్టిక]]లో, ఇది ఎడమవైపు [[యురోపియం]] మరియు కుడివైపు [[టెర్బియం]] మూలకాల మధ్య, మరియు [[యాక్టినైడ్]] [[క్యూరియం]] పైన కనిపిస్తుంది. ఇది వెండి-తెలుపు, [[మాలియబిలిటీ|సాగే]], [[తన్యత]] కలిగిన [[అరుదైన భూమి మూలకం]]. దీని 64 ఎలక్ట్రాన్లు [Xe]4f<sup>7</sup>5d<sup>1</sup>6s<sup>2</sup> కాన్ఫిగరేషన్‌లో అమర్చబడి ఉంటాయి, ఇందులో పది 4f, 5d, మరియు 6s ఎలక్ట్రాన్లు [[వాలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్|వాలెన్స్]]గా ఉంటాయి.
గ్యాడోలీనియం [[లాంతనైడ్]] శ్రేణిలో ఎనిమిదవ సభ్యుడు. [[ఆవర్తన పట్టిక]]లో, ఇది ఎడమవైపు [[యురోపియం]] మరియు కుడివైపు [[టెర్బియం]] మూలకాల మధ్య, మరియు [[యాక్టినైడ్]] [[క్యూరియం]] పైన కనిపిస్తుంది. ఇది వెండి-తెలుపు, [[మాలియబిలిటీ|సాగే]], [[తన్యత]] కలిగిన [[అరుదైన భూమి మూలకం]]. దీని 64 ఎలక్ట్రాన్లు [Xe]4f<sup>7</sup>5d<sup>1</sup>6s<sup>2</sup> కాన్ఫిగరేషన్‌లో అమర్చబడి ఉంటాయి, ఇందులో పది 4f, 5d, మరియు 6s ఎలక్ట్రాన్లు [[వాలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్|వాలెన్స్]]గా ఉంటాయి.


లాంతనైడ్ శ్రేణిలోని ఇతర లోహాల వలె, సాధారణంగా మూడు ఎలక్ట్రాన్లు వాలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్లుగా అందుబాటులో ఉంటాయి. మిగిలిన 4f ఎలక్ట్రాన్లు చాలా బలంగా బంధించబడి ఉంటాయి: దీనికి కారణం 4f ఆర్బిటాల్‌లు జడ జినాన్ ఎలక్ట్రాన్ కోర్ ద్వారా కేంద్రకానికి అత్యంత లోతుగా చొచ్చుకుపోతాయి, ఆ తర్వాత 5d మరియు 6s ఉంటాయి, మరియు ఇది అధిక అయానిక్ చార్జ్‌తో పెరుగుతుంది. గ్యాడోలీనియం గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద [[హెక్సాగోనల్ క్రిస్టల్ సిస్టమ్|హెక్సాగోనల్ క్లోజ్-ప్యాక్డ్]] α-రూపంలో స్పటికీకరణ చెందుతుంది. 1235 C కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, ఇది దాని β-రూపంలోకి మారుతుంది, ఇది [[బాడీ-సెంటర్డ్ క్యూబిక్]] నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంటుంది.<ref name="Greenwood" />
లాంతనైడ్ శ్రేణిలోని ఇతర లోహాల వలె, సాధారణంగా మూడు ఎలక్ట్రాన్లు వాలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్లుగా అందుబాటులో ఉంటాయి. మిగిలిన 4f ఎలక్ట్రాన్లు చాలా బలంగా బంధించబడి ఉంటాయి: దీనికి కారణం 4f ఆర్బిటాల్‌లు జడ జినాన్ ఎలక్ట్రాన్ కోర్ ద్వారా కేంద్రకానికి అత్యంత లోతుగా చొచ్చుకుపోతాయి, ఆ తర్వాత 5d మరియు 6s ఉంటాయి, మరియు ఇది అధిక అయానిక్ చార్జ్‌తో పెరుగుతుంది. గ్యాడోలీనియం గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద [[హెక్సాగోనల్ క్రిస్టల్ సిస్టమ్|హెక్సాగోనల్ క్లోజ్-ప్యాక్డ్]] α-రూపంలో స్పటికీకరణ చెందుతుంది. 1235 C కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, ఇది దాని β-రూపంలోకి మారుతుంది, ఇది [[బాడీ-సెంటర్డ్ క్యూబిక్]] నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంటుంది.


[[ఐసోటోప్]] గ్యాడోలీనియం-157 ఏదైనా స్థిరమైన న్యూక్లైడ్లలో అత్యధిక [[థర్మల్ న్యూట్రాన్|థర్మల్-న్యూట్రాన్]] [[న్యూట్రాన్ క్యాప్చర్|క్యాప్చర్]] క్రాస్-సెక్షన్‌ను కలిగి ఉంది: సుమారు 259,000 [[బార్న్ (యూనిట్)|బార్న్లు]]. కేవలం [[జినాన్-135]] మాత్రమే అధిక క్యాప్చర్ క్రాస్-సెక్షన్‌ను కలిగి ఉంది, సుమారు 2.0 మిలియన్ బార్న్లు, కానీ అది [[రేడియోధార్మికత|రేడియోధార్మికత]] కలిగినది.<ref name="barn">(1992). [https://www.ncnr.nist.gov/resources/n-lengths/elements/gd.html Gadolinium]. ''Neutron News''. 3 (3) 29.</ref>
[[ఐసోటోప్]] గ్యాడోలీనియం-157 ఏదైనా స్థిరమైన న్యూక్లైడ్లలో అత్యధిక [[థర్మల్ న్యూట్రాన్|థర్మల్-న్యూట్రాన్]] [[న్యూట్రాన్ క్యాప్చర్|క్యాప్చర్]] క్రాస్-సెక్షన్‌ను కలిగి ఉంది: సుమారు 259,000 [[బార్న్ (యూనిట్)|బార్న్లు]]. కేవలం [[జినాన్-135]] మాత్రమే అధిక క్యాప్చర్ క్రాస్-సెక్షన్‌ను కలిగి ఉంది, సుమారు 2.0 మిలియన్ బార్న్లు, కానీ అది [[రేడియోధార్మికత|రేడియోధార్మికత]] కలిగినది.<ref name="barn">(1992). [https://www.ncnr.nist.gov/resources/n-lengths/elements/gd.html Gadolinium]. ''Neutron News''. 3 (3) 29.</ref>


గ్యాడోలీనియం 20 C కంటే తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద [[ఫెర్రోమాగ్నెటిజం|ఫెర్రోమాగ్నెటిక్]] అని నమ్ముతారు<ref name="CRC2"></ref> మరియు ఈ ఉష్ణోగ్రత పైన ఇది బలంగా [[పారామాగ్నెటిజం|పారామాగ్నెటిక్]]గా ఉంటుంది. వాస్తవానికి, శరీర ఉష్ణోగ్రత వద్ద, గ్యాడోలీనియం ఏదైనా మూలకం కంటే గొప్ప పారామాగ్నెటిక్ ప్రభావాన్ని ప్రదర్శిస్తుంది.<ref name="Wininger">(జనవరి–ఫిబ్రవరి 2022). [https://cdn.mycrowdwisdom.com/asrt/CE%20Column/RADT22_JF_MolArch.pdf Contrast Media's Molecular Architecture]. ''Radiologic Technology''. 93 (3) 341.</ref> గ్యాడోలీనియం 20 C కంటే తక్కువ వద్ద ఫెర్రోమాగ్నెటిక్ కంటే హెలికల్ [[యాంటీఫెర్రోమాగ్నెటిజం|యాంటీఫెర్రోమాగ్నెటిక్]] అని చెప్పడానికి ఆధారాలు ఉన్నాయి.<ref name="CoeySkumryev1999">(1999). "Rare-earth metals: Is gadolinium really ferromagnetic?". ''Nature''. 401 (6748) 35–36. doi:[https://doi.org/10.1038/43363 10.1038/43363].</ref> గ్యాడోలీనియం ఒక [[మాగ్నెటిక్ రిఫ్రిజిరేషన్#ది మాగ్నెటోకలోరిక్ ఎఫెక్ట్|మాగ్నెటోకలోరిక్ ప్రభావాన్ని]] ప్రదర్శిస్తుంది, దీని ద్వారా అది అయస్కాంత క్షేత్రంలోకి ప్రవేశించినప్పుడు దాని ఉష్ణోగ్రత పెరుగుతుంది మరియు క్షేత్రం నుండి బయటకు వచ్చినప్పుడు తగ్గుతుంది. Gd5(Si_{1−''x''}Ge_{''x''})4 సమ్మేళనంలో సుమారు 300 K వరకు అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద గణనీయమైన [[మాగ్నెటోకలోరిక్ ప్రభావం]] గమనించబడుతుంది.<ref name="r27" />
గ్యాడోలీనియం 20 C కంటే తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద [[ఫెర్రోమాగ్నెటిజం|ఫెర్రోమాగ్నెటిక్]] అని నమ్ముతారు మరియు ఈ ఉష్ణోగ్రత పైన ఇది బలంగా [[పారామాగ్నెటిజం|పారామాగ్నెటిక్]]గా ఉంటుంది. వాస్తవానికి, శరీర ఉష్ణోగ్రత వద్ద, గ్యాడోలీనియం ఏదైనా మూలకం కంటే గొప్ప పారామాగ్నెటిక్ ప్రభావాన్ని ప్రదర్శిస్తుంది.<ref name="Wininger">(జనవరి–ఫిబ్రవరి 2022). [https://cdn.mycrowdwisdom.com/asrt/CE%20Column/RADT22_JF_MolArch.pdf Contrast Media's Molecular Architecture]. ''Radiologic Technology''. 93 (3) 341.</ref> గ్యాడోలీనియం 20 C కంటే తక్కువ వద్ద ఫెర్రోమాగ్నెటిక్ కంటే హెలికల్ [[యాంటీఫెర్రోమాగ్నెటిజం|యాంటీఫెర్రోమాగ్నెటిక్]] అని చెప్పడానికి ఆధారాలు ఉన్నాయి.<ref name="CoeySkumryev1999">(1999). "Rare-earth metals: Is gadolinium really ferromagnetic?". ''Nature''. 401 (6748) 35–36. doi:[https://doi.org/10.1038/43363 10.1038/43363].</ref> గ్యాడోలీనియం ఒక [[మాగ్నెటిక్ రిఫ్రిజిరేషన్#ది మాగ్నెటోకలోరిక్ ఎఫెక్ట్|మాగ్నెటోకలోరిక్ ప్రభావాన్ని]] ప్రదర్శిస్తుంది, దీని ద్వారా అది అయస్కాంత క్షేత్రంలోకి ప్రవేశించినప్పుడు దాని ఉష్ణోగ్రత పెరుగుతుంది మరియు క్షేత్రం నుండి బయటకు వచ్చినప్పుడు తగ్గుతుంది. Gd5(Si_{1−''x''}Ge_{''x''})4 సమ్మేళనంలో సుమారు 300 K వరకు అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద గణనీయమైన [[మాగ్నెటోకలోరిక్ ప్రభావం]] గమనించబడుతుంది.<ref name="r27" />


వ్యక్తిగత గ్యాడోలీనియం పరమాణువులను [[ఫుల్లరీన్]] అణువులలో బంధించడం ద్వారా వేరు చేయవచ్చు, అక్కడ వాటిని [[ట్రాన్స్‌మిషన్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోప్]]తో చూడవచ్చు.<ref>Suenaga, Kazu. (2003). "Evidence for the Intramolecular Motion of Gd Atoms in a Gd<sub>2</sub>@C<sub>92</sub> Nanopeapod". ''Nano Letters''. 3 (10) 1395. doi:[https://doi.org/10.1021/nl034621c 10.1021/nl034621c].</ref> వ్యక్తిగత Gd పరమాణువులు మరియు చిన్న Gd క్లస్టర్లను [[కార్బన్ నానోట్యూబ్స్]]లో చేర్చవచ్చు.<ref>(జూన్ 2004). "Selective deposition of a gadolinium(III) cluster in a hole opening of single-wall carbon nanohorn". ''Proceedings of the National Academy of Sciences, USA''. 101 (23) 8527–30. doi:[https://doi.org/10.1073/pnas.0400596101 10.1073/pnas.0400596101].</ref>
వ్యక్తిగత గ్యాడోలీనియం పరమాణువులను [[ఫుల్లరీన్]] అణువులలో బంధించడం ద్వారా వేరు చేయవచ్చు, అక్కడ వాటిని [[ట్రాన్స్‌మిషన్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోప్]]తో చూడవచ్చు.<ref>Suenaga, Kazu. (2003). "Evidence for the Intramolecular Motion of Gd Atoms in a Gd<sub>2</sub>@C<sub>92</sub> Nanopeapod". ''Nano Letters''. 3 (10) 1395. doi:[https://doi.org/10.1021/nl034621c 10.1021/nl034621c].</ref> వ్యక్తిగత Gd పరమాణువులు మరియు చిన్న Gd క్లస్టర్లను [[కార్బన్ నానోట్యూబ్స్]]లో చేర్చవచ్చు.<ref>(జూన్ 2004). "Selective deposition of a gadolinium(III) cluster in a hole opening of single-wall carbon nanohorn". ''Proceedings of the National Academy of Sciences, USA''. 101 (23) 8527–30. doi:[https://doi.org/10.1073/pnas.0400596101 10.1073/pnas.0400596101].</ref>
Line 26: Line 26:
===రసాయన ధర్మాలు===
===రసాయన ధర్మాలు===
Gadolinium compounds
Gadolinium compounds
గ్యాడోలీనియం Gd(III) ఉత్పన్నాలను ఏర్పరచడానికి చాలా మూలకాలతో కలుస్తుంది. ఇది నత్రజని, కార్బన్, సల్ఫర్, భాస్వరం, బోరాన్, సెలీనియం, సిలికాన్ మరియు [[ఆర్సెనిక్]]లతో అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద కలుస్తుంది, బైనరీ సమ్మేళనాలను ఏర్పరుస్తుంది.<ref name="Wiberg"></ref>
గ్యాడోలీనియం Gd(III) ఉత్పన్నాలను ఏర్పరచడానికి చాలా మూలకాలతో కలుస్తుంది. ఇది నత్రజని, కార్బన్, సల్ఫర్, భాస్వరం, బోరాన్, సెలీనియం, సిలికాన్ మరియు [[ఆర్సెనిక్]]లతో అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద కలుస్తుంది, బైనరీ సమ్మేళనాలను ఏర్పరుస్తుంది.


ఇతర అరుదైన భూమి మూలకాల వలె కాకుండా, లోహ గ్యాడోలీనియం పొడి గాలిలో సాపేక్షంగా స్థిరంగా ఉంటుంది. అయితే, ఇది తేమతో కూడిన గాలిలో త్వరగా [[టార్నిష్]] (రంగు మారడం) అవుతుంది, వదులుగా అంటుకునే [[గ్యాడోలీనియం(III) ఆక్సైడ్]] (Gd2O3)ను ఏర్పరుస్తుంది:
ఇతర అరుదైన భూమి మూలకాల వలె కాకుండా, లోహ గ్యాడోలీనియం పొడి గాలిలో సాపేక్షంగా స్థిరంగా ఉంటుంది. అయితే, ఇది తేమతో కూడిన గాలిలో త్వరగా [[టార్నిష్]] (రంగు మారడం) అవుతుంది, వదులుగా అంటుకునే [[గ్యాడోలీనియం(III) ఆక్సైడ్]] (Gd2O3)ను ఏర్పరుస్తుంది:
Line 50: Line 50:
ప్రకృతిలో లభించే గ్యాడోలీనియం మూలకం యొక్క ఆరు స్థిరమైన [[ఐసోటోపులు]] - <sup>154</sup>Gd, <sup>155</sup>Gd, <sup>156</sup>Gd, <sup>157</sup>Gd, <sup>158</sup>Gd, మరియు <sup>160</sup>Gd - అలాగే [[ప్రిమోర్డియల్ రేడియోన్యూక్లైడ్]] <sup>152</sup>Gdతో కూడి ఉంటుంది, ఇది 1.08×10<sup>14</sup> సంవత్సరాల అత్యంత సుదీర్ఘమైన [[హాఫ్-లైఫ్]]ను కలిగి ఉంటుంది. ఈ ఐసోటోపులలో, <sup>158</sup>Gd 24.8% వద్ద అత్యధిక [[సహజ సమృద్ధిని]] కలిగి ఉంది.ref
ప్రకృతిలో లభించే గ్యాడోలీనియం మూలకం యొక్క ఆరు స్థిరమైన [[ఐసోటోపులు]] - <sup>154</sup>Gd, <sup>155</sup>Gd, <sup>156</sup>Gd, <sup>157</sup>Gd, <sup>158</sup>Gd, మరియు <sup>160</sup>Gd - అలాగే [[ప్రిమోర్డియల్ రేడియోన్యూక్లైడ్]] <sup>152</sup>Gdతో కూడి ఉంటుంది, ఇది 1.08×10<sup>14</sup> సంవత్సరాల అత్యంత సుదీర్ఘమైన [[హాఫ్-లైఫ్]]ను కలిగి ఉంటుంది. ఈ ఐసోటోపులలో, <sup>158</sup>Gd 24.8% వద్ద అత్యధిక [[సహజ సమృద్ధిని]] కలిగి ఉంది.ref


గ్యాడోలీనియం 35 తెలిసిన [[రేడియో ఐసోటోపులను]] కలిగి ఉంది, ఇవి 133 నుండి 173 వరకు [[మాస్ నంబర్]] పరిధిలో ఉంటాయి.ref<ref>(15 ఫిబ్రవరి 2026). "Expanding the Isotopic Frontier: Seven New Neutron-Rich Rare-Earth Isotopes Observed at RIKEN RI Beam Factory". ''Journal of the Physical Society of Japan''. 95 (2). doi:[https://doi.org/10.7566/JPSJ.95.024202 10.7566/JPSJ.95.024202].</ref> వీటిలో అత్యంత స్థిరమైన మూడు [[ఆల్ఫా క్షయం]] ద్వారా [[సమారియం]] ఐసోటోపులుగా మారుతాయి: <sup>152</sup>Gd (t<sub>½</sub> = 1.08×10<sup>14</sup> సంవత్సరాలు), <sup>150</sup>Gd (t<sub>½</sub> = 1.79×10<sup>6</sup> సంవత్సరాలు), మరియు <sup>148</sup>Gd (t<sub>½</sub> = 86.9 సంవత్సరాలు).ref<ref name=NNDC></ref> మిగిలిన అన్ని రేడియో ఐసోటోపులు ఒక సంవత్సరం కంటే తక్కువ హాఫ్-లైఫ్‌ను కలిగి ఉంటాయి, మరియు మెజారిటీ రెండు నిమిషాల కంటే తక్కువ హాఫ్-లైఫ్‌ను కలిగి ఉంటాయి.ref 147 లేదా అంతకంటే తక్కువ మాస్ నంబర్లు కలిగిన గ్యాడోలీనియం రేడియో ఐసోటోపులు ప్రధానంగా [[ఎలక్ట్రాన్ క్యాప్చర్]] ద్వారా [[యురోపియం]] ఐసోటోపులుగా [[రేడియోధార్మిక క్షయం|క్షయం]] చెందుతాయి, అయితే 161 లేదా అంతకంటే ఎక్కువ మాస్ నంబర్లు కలిగినవి ప్రధానంగా [[బీటా క్షయం#β− క్షయం|బీటా మైనస్ క్షయం]] ద్వారా [[టెర్బియం]] ఐసోటోపులుగా క్షయం చెందుతాయి.<ref name=NNDC/> గ్యాడోలీనియం పద్నాలుగు తెలిసిన [[మెటాస్టేబుల్ ఐసోమర్లను]] కూడా కలిగి ఉంది, వీటిలో అత్యంత స్థిరమైనవి <sup>143m</sup>Gd (t<sub>½</sub> = 110 సెకన్లు), <sup>145m</sup>Gd (t<sub>½</sub> = 85 సెకన్లు), మరియు <sup>141m</sup>Gd (t<sub>½</sub> = 24.5 సెకన్లు).ref
గ్యాడోలీనియం 35 తెలిసిన [[రేడియో ఐసోటోపులను]] కలిగి ఉంది, ఇవి 133 నుండి 173 వరకు [[మాస్ నంబర్]] పరిధిలో ఉంటాయి.ref<ref>(15 ఫిబ్రవరి 2026). "Expanding the Isotopic Frontier: Seven New Neutron-Rich Rare-Earth Isotopes Observed at RIKEN RI Beam Factory". ''Journal of the Physical Society of Japan''. 95 (2). doi:[https://doi.org/10.7566/JPSJ.95.024202 10.7566/JPSJ.95.024202].</ref> వీటిలో అత్యంత స్థిరమైన మూడు [[ఆల్ఫా క్షయం]] ద్వారా [[సమారియం]] ఐసోటోపులుగా మారుతాయి: <sup>152</sup>Gd (t<sub>½</sub> = 1.08×10<sup>14</sup> సంవత్సరాలు), <sup>150</sup>Gd (t<sub>½</sub> = 1.79×10<sup>6</sup> సంవత్సరాలు), మరియు <sup>148</sup>Gd (t<sub>½</sub> = 86.9 సంవత్సరాలు).ref మిగిలిన అన్ని రేడియో ఐసోటోపులు ఒక సంవత్సరం కంటే తక్కువ హాఫ్-లైఫ్‌ను కలిగి ఉంటాయి, మరియు మెజారిటీ రెండు నిమిషాల కంటే తక్కువ హాఫ్-లైఫ్‌ను కలిగి ఉంటాయి.ref 147 లేదా అంతకంటే తక్కువ మాస్ నంబర్లు కలిగిన గ్యాడోలీనియం రేడియో ఐసోటోపులు ప్రధానంగా [[ఎలక్ట్రాన్ క్యాప్చర్]] ద్వారా [[యురోపియం]] ఐసోటోపులుగా [[రేడియోధార్మిక క్షయం|క్షయం]] చెందుతాయి, అయితే 161 లేదా అంతకంటే ఎక్కువ మాస్ నంబర్లు కలిగినవి ప్రధానంగా [[బీటా క్షయం#β− క్షయం|బీటా మైనస్ క్షయం]] ద్వారా [[టెర్బియం]] ఐసోటోపులుగా క్షయం చెందుతాయి. గ్యాడోలీనియం పద్నాలుగు తెలిసిన [[మెటాస్టేబుల్ ఐసోమర్లను]] కూడా కలిగి ఉంది, వీటిలో అత్యంత స్థిరమైనవి <sup>143m</sup>Gd (t<sub>½</sub> = 110 సెకన్లు), <sup>145m</sup>Gd (t<sub>½</sub> = 85 సెకన్లు), మరియు <sup>141m</sup>Gd (t<sub>½</sub> = 24.5 సెకన్లు).ref


<sup>154</sup>Gd, <sup>155</sup>Gd, మరియు <sup>160</sup>Gd [[అబ్జర్వేషనల్లీ స్టేబుల్]] (పరిశీలనాత్మకంగా స్థిరమైనవి),<ref name=DBD>(2001-11-05). [https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0375947401009836 Quest for double beta decay of 160Gd and Ce isotopes]. ''Nuclear Physics A''. 694 (1) 375–391. doi:[https://doi.org/10.1016/S0375-9474(01)00983-6 10.1016/S0375-9474(01)00983-6].</ref><ref name=RareDecays>(2019). "Experimental searches for rare alpha and beta decays". ''European Physical Journal A''. 55 (8) 140–1–140–7. doi:[https://doi.org/10.1140/epja/i2019-12823-2 10.1140/epja/i2019-12823-2].</ref> అంటే అవి క్షయం చెందుతాయని అంచనా వేయబడ్డాయి, కానీ వాటి క్షయం ఎప్పుడూ గమనించబడలేదు. <sup>154</sup>Gd మరియు <sup>155</sup>Gd ఆల్ఫా క్షయం ద్వారా వరుసగా <sup>150</sup>Sm మరియు <sup>151</sup>Smలుగా మారుతాయని ఆశించబడుతున్నాయి,<ref name=RareDecays/> అయితే <sup>160</sup>Gd [[డబుల్ బీటా క్షయం]] ద్వారా <sup>160</sup>Dyగా మారుతుందని ఆశించబడుతోంది.<ref name=DBD/> <sup>160</sup>Gd యొక్క హాఫ్-లైఫ్ కోసం ప్రయోగాత్మక దిగువ పరిమితి 1.3×10<sup>21</sup> సంవత్సరాలుగా కొలవబడింది.<ref name=DBD/>
<sup>154</sup>Gd, <sup>155</sup>Gd, మరియు <sup>160</sup>Gd [[అబ్జర్వేషనల్లీ స్టేబుల్]] (పరిశీలనాత్మకంగా స్థిరమైనవి),<ref name=DBD>(2001-11-05). [https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0375947401009836 Quest for double beta decay of 160Gd and Ce isotopes]. ''Nuclear Physics A''. 694 (1) 375–391. doi:[https://doi.org/10.1016/S0375-9474(01)00983-6 10.1016/S0375-9474(01)00983-6].</ref><ref name=RareDecays>(2019). "Experimental searches for rare alpha and beta decays". ''European Physical Journal A''. 55 (8) 140–1–140–7. doi:[https://doi.org/10.1140/epja/i2019-12823-2 10.1140/epja/i2019-12823-2].</ref> అంటే అవి క్షయం చెందుతాయని అంచనా వేయబడ్డాయి, కానీ వాటి క్షయం ఎప్పుడూ గమనించబడలేదు. <sup>154</sup>Gd మరియు <sup>155</sup>Gd ఆల్ఫా క్షయం ద్వారా వరుసగా <sup>150</sup>Sm మరియు <sup>151</sup>Smలుగా మారుతాయని ఆశించబడుతున్నాయి,<ref name=RareDecays/> అయితే <sup>160</sup>Gd [[డబుల్ బీటా క్షయం]] ద్వారా <sup>160</sup>Dyగా మారుతుందని ఆశించబడుతోంది.<ref name=DBD/> <sup>160</sup>Gd యొక్క హాఫ్-లైఫ్ కోసం ప్రయోగాత్మక దిగువ పరిమితి 1.3×10<sup>21</sup> సంవత్సరాలుగా కొలవబడింది.<ref name=DBD/>


==చరిత్ర==
==చరిత్ర==
  1794లో, ఫిన్నిష్ రసాయన శాస్త్రవేత్త మరియు ఖనిజ శాస్త్రవేత్త [[జోహన్ గడోలిన్]] ప్రస్తుతం [[గ్యాడోలినైట్]] అని పిలువబడే ఖనిజాన్ని రసాయనికంగా విశ్లేషించిన మొదటి వ్యక్తి అయ్యారు,<ref>(1794). [https://www.biodiversitylibrary.org/item/180081#page/143/mode/1up Undersokning af en svart tung Stenart ifrån Ytterby Stenbrott i Roslagen]. ''Kongliga Vetenskaps Academiens Nya Handlingar [Royal Academy of Science's New Proceedings]''. 15 137–155.</ref><ref>(1796). [https://babel.hathitrust.org/cgi/pt?id=umn.31951000637445g&seq=319 Von einer schwarazen, schweren Steinart aus Ytterby Steinbruch in Roslagen in Schweden]. ''Chemische Annalen für die Freunde der Naturlehre, Arzneygelahrtheit, Haushaltungskunst und Manufakturen [Chemical Annals for the Friends of Science, Medicine, Domestic Economy and Manufacture]''. 1 313–329.</ref> దీనికి 1802లో జర్మన్ రసాయన శాస్త్రవేత్త మార్టిన్ క్లాప్రోత్ ఆయన పేరు పెట్టారు.<ref>(1802). [https://books.google.com/books?id=bZU5AAAAcAAJ&pg=PA54 Beiträge zur chemischen Kenntniss der Mineralkörper]. 52–79. Heinrich August Rottmann. గడోలిన్ ఒక ఖనిజంలో కొత్త ఖనిజాన్ని (''"einer unbekannten Erdart"'' (తెలియని రకమైన ఖనిజం)) కనుగొన్నందున, దీనిని గతంలో "Ytterbite" అని పిలిచేవారు (ఎందుకంటే ఇది స్వీడన్‌లోని Ytterby పట్టణం సమీపంలో కనుగొనబడింది), క్లాప్రోత్ ఖనిజానికి "Gadolinite" అని పేరు మార్చాలని ప్రతిపాదించారు. p. 54 నుండి: ''"Herr Gadolin hat also das Verdienst, diese neue Erde im gegenwärtigen Fossil zuerst entdeckt zu haben; weshalb ich auch, mit mehrern Naturforschern, dessen Namen Gadolinit der erstern Benennung Ytterbit vorziehe."'' (మిస్టర్ గడోలిన్ ఈ ప్రస్తుత శిలలో ఈ కొత్త ఖనిజాన్ని మొదట కనుగొన్న ఘనతను కలిగి ఉన్నారు; అందుకే నేను, ఇతర శాస్త్రవేత్తలతో కలిసి, "gadolinite" అనే పేరును మొదటి పేరు "ytterbite" కంటే ఇష్టపడతాను.) క్లాప్రోత్ 1801లోనే "gadolinite" అనే పేరును ఉపయోగించారు: (1801). [https://books.google.com/books?id=2qw5AAAAcAAJ&pg=PA307 Einige Bemerkungen über den Gadolinit, den Chryolith und die Honigsteinsäure]. ''Chemische Annalen für die Freunde der Naturlehre, Arzneygelahrtheit, Haushaltungskunst und Manufakturen [Chemical Annals for the Friends of Science, Medicine, Domestic Economy and Manufacture]''. 307–308.</ref><ref name="Greenwood"></ref> 1880లో, స్విస్ రసాయన శాస్త్రవేత్త [[జీన్ చార్లెస్ గాలిస్సార్డ్ డి మారిగ్నాక్]] గ్యాడోలినైట్ నమూనాలలో (ఇది వాస్తవానికి తక్కువ గ్యాడోలీనియంను కలిగి ఉంటుంది, కానీ స్పెక్ట్రమ్‌ను చూపించడానికి సరిపోతుంది) మరియు ప్రత్యేక ఖనిజం [[సెరైట్]]లో అప్పటికి తెలియని మూలకం గ్యాడోలీనియం యొక్క [[స్పెక్ట్రల్ లైన్|స్పెక్ట్రోస్కోపిక్ లైన్లను]] గమనించారు, ఇది కొత్త మూలకాన్ని ఎక్కువగా కలిగి ఉన్నట్లు నిరూపించబడింది. డి మారిగ్నాక్ చివరకు సెరైట్ నుండి ఒక ఖనిజ ఆక్సైడ్‌ను వేరు చేశారు, అది మూలకం యొక్క ఆక్సైడ్ అని ఆయన గ్రహించారు. ఆయన మూలకానికి Yα అనే తాత్కాలిక చిహ్నాన్ని కేటాయించారు. ఫ్రెంచ్ రసాయన శాస్త్రవేత్త [[పాల్-ఎమిలీ లెకోక్ డి బోయిస్‌బాడ్రాన్]] 1886లో గ్యాడోలినైట్ పేరు మీద మూలకానికి "గ్యాడోలీనియం" అని పేరు పెట్టారు.<ref name="Marshall">(2008). [http://www.chem.unt.edu/~jimm/REDISCOVERY%207-09-2018/Hexagon%20Articles/gadolin.pdf Rediscovery of the Elements: Yttrium and Johan Gadolin]. ''The Hexagon''. (Spring) 8–11.</ref><ref name="Virginia">(2015). [http://www.chem.unt.edu/~jimm/REDISCOVERY%207-09-2018/Hexagon%20Articles/rare%20earths%20II.pdf Rediscovery of the elements: The Rare Earths–The Confusing Years]. ''The Hexagon''. 72–77.</ref><ref name="Weeks">(1956). [https://archive.org/details/discoveryoftheel002045mbp The discovery of the elements]. Journal of Chemical Education.</ref><ref name="XVI">Weeks, Mary Elvira. (1932). "The discovery of the elements: XVI. The rare earth elements". ''Journal of Chemical Education''. 9 (10) 1751–1773. doi:[https://doi.org/10.1021/ed009p1751 10.1021/ed009p1751].</ref> స్వచ్ఛమైన గ్యాడోలీనియం లోహాన్ని 1935లో [[ఫెలిక్స్ ట్రోంబ్]] మొదటిసారిగా వేరు చేశారు.<ref name="Trombe">Félix Trombe. (1935). [http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k3152t/f459.image L'isolement de gadolinium]. ''Comptes Rendus''. 200 459–461.</ref>
  1794లో, ఫిన్నిష్ రసాయన శాస్త్రవేత్త మరియు ఖనిజ శాస్త్రవేత్త [[జోహన్ గడోలిన్]] ప్రస్తుతం [[గ్యాడోలినైట్]] అని పిలువబడే ఖనిజాన్ని రసాయనికంగా విశ్లేషించిన మొదటి వ్యక్తి అయ్యారు,<ref>(1794). [https://www.biodiversitylibrary.org/item/180081#page/143/mode/1up Undersokning af en svart tung Stenart ifrån Ytterby Stenbrott i Roslagen]. ''Kongliga Vetenskaps Academiens Nya Handlingar [Royal Academy of Science's New Proceedings]''. 15 137–155.</ref><ref>(1796). [https://babel.hathitrust.org/cgi/pt?id=umn.31951000637445g&seq=319 Von einer schwarazen, schweren Steinart aus Ytterby Steinbruch in Roslagen in Schweden]. ''Chemische Annalen für die Freunde der Naturlehre, Arzneygelahrtheit, Haushaltungskunst und Manufakturen [Chemical Annals for the Friends of Science, Medicine, Domestic Economy and Manufacture]''. 1 313–329.</ref> దీనికి 1802లో జర్మన్ రసాయన శాస్త్రవేత్త మార్టిన్ క్లాప్రోత్ ఆయన పేరు పెట్టారు.<ref>(1802). [https://books.google.com/books?id=bZU5AAAAcAAJ&pg=PA54 Beiträge zur chemischen Kenntniss der Mineralkörper]. 52–79. Heinrich August Rottmann. గడోలిన్ ఒక ఖనిజంలో కొత్త ఖనిజాన్ని (''"einer unbekannten Erdart"'' (తెలియని రకమైన ఖనిజం)) కనుగొన్నందున, దీనిని గతంలో "Ytterbite" అని పిలిచేవారు (ఎందుకంటే ఇది స్వీడన్‌లోని Ytterby పట్టణం సమీపంలో కనుగొనబడింది), క్లాప్రోత్ ఖనిజానికి "Gadolinite" అని పేరు మార్చాలని ప్రతిపాదించారు. p. 54 నుండి: ''"Herr Gadolin hat also das Verdienst, diese neue Erde im gegenwärtigen Fossil zuerst entdeckt zu haben; weshalb ich auch, mit mehrern Naturforschern, dessen Namen Gadolinit der erstern Benennung Ytterbit vorziehe."'' (మిస్టర్ గడోలిన్ ఈ ప్రస్తుత శిలలో ఈ కొత్త ఖనిజాన్ని మొదట కనుగొన్న ఘనతను కలిగి ఉన్నారు; అందుకే నేను, ఇతర శాస్త్రవేత్తలతో కలిసి, "gadolinite" అనే పేరును మొదటి పేరు "ytterbite" కంటే ఇష్టపడతాను.) క్లాప్రోత్ 1801లోనే "gadolinite" అనే పేరును ఉపయోగించారు: (1801). [https://books.google.com/books?id=2qw5AAAAcAAJ&pg=PA307 Einige Bemerkungen über den Gadolinit, den Chryolith und die Honigsteinsäure]. ''Chemische Annalen für die Freunde der Naturlehre, Arzneygelahrtheit, Haushaltungskunst und Manufakturen [Chemical Annals for the Friends of Science, Medicine, Domestic Economy and Manufacture]''. 307–308.</ref> 1880లో, స్విస్ రసాయన శాస్త్రవేత్త [[జీన్ చార్లెస్ గాలిస్సార్డ్ డి మారిగ్నాక్]] గ్యాడోలినైట్ నమూనాలలో (ఇది వాస్తవానికి తక్కువ గ్యాడోలీనియంను కలిగి ఉంటుంది, కానీ స్పెక్ట్రమ్‌ను చూపించడానికి సరిపోతుంది) మరియు ప్రత్యేక ఖనిజం [[సెరైట్]]లో అప్పటికి తెలియని మూలకం గ్యాడోలీనియం యొక్క [[స్పెక్ట్రల్ లైన్|స్పెక్ట్రోస్కోపిక్ లైన్లను]] గమనించారు, ఇది కొత్త మూలకాన్ని ఎక్కువగా కలిగి ఉన్నట్లు నిరూపించబడింది. డి మారిగ్నాక్ చివరకు సెరైట్ నుండి ఒక ఖనిజ ఆక్సైడ్‌ను వేరు చేశారు, అది మూలకం యొక్క ఆక్సైడ్ అని ఆయన గ్రహించారు. ఆయన మూలకానికి Yα అనే తాత్కాలిక చిహ్నాన్ని కేటాయించారు. ఫ్రెంచ్ రసాయన శాస్త్రవేత్త [[పాల్-ఎమిలీ లెకోక్ డి బోయిస్‌బాడ్రాన్]] 1886లో గ్యాడోలినైట్ పేరు మీద మూలకానికి "గ్యాడోలీనియం" అని పేరు పెట్టారు.<ref name="Marshall">(2008). [http://www.chem.unt.edu/~jimm/REDISCOVERY%207-09-2018/Hexagon%20Articles/gadolin.pdf Rediscovery of the Elements: Yttrium and Johan Gadolin]. ''The Hexagon''. (Spring) 8–11.</ref><ref name="Virginia">(2015). [http://www.chem.unt.edu/~jimm/REDISCOVERY%207-09-2018/Hexagon%20Articles/rare%20earths%20II.pdf Rediscovery of the elements: The Rare Earths–The Confusing Years]. ''The Hexagon''. 72–77.</ref><ref name="Weeks">(1956). [https://archive.org/details/discoveryoftheel002045mbp The discovery of the elements]. Journal of Chemical Education.</ref><ref name="XVI">Weeks, Mary Elvira. (1932). "The discovery of the elements: XVI. The rare earth elements". ''Journal of Chemical Education''. 9 (10) 1751–1773. doi:[https://doi.org/10.1021/ed009p1751 10.1021/ed009p1751].</ref> స్వచ్ఛమైన గ్యాడోలీనియం లోహాన్ని 1935లో [[ఫెలిక్స్ ట్రోంబ్]] మొదటిసారిగా వేరు చేశారు.<ref name="Trombe">Félix Trombe. (1935). [http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k3152t/f459.image L'isolement de gadolinium]. ''Comptes Rendus''. 200 459–461.</ref>


==సంభవించే ప్రదేశాలు==
==సంభవించే ప్రదేశాలు==


గ్యాడోలీనియం [[మోనాజైట్]] మరియు [[బాస్ట్‌నైసైట్]] వంటి అనేక ఖనిజాలలో ఒక భాగంగా ఉంటుంది. ఈ లోహం ప్రకృతిలో ఉండటానికి చాలా రియాక్టివ్‌గా ఉంటుంది. విరుద్ధంగా, పైన పేర్కొన్నట్లుగా, [[గ్యాడోలినైట్]] ఖనిజం వాస్తవానికి ఈ మూలకం యొక్క జాడలను మాత్రమే కలిగి ఉంటుంది. భూమి యొక్క క్రస్ట్‌లో దీని సమృద్ధి సుమారు 6.2 mg/kg.<ref name="Greenwood" /> ప్రధాన మైనింగ్ ప్రాంతాలు చైనా, అమెరికా, బ్రెజిల్, శ్రీలంక, భారతదేశం మరియు ఆస్ట్రేలియాలో ఉన్నాయి, నిల్వలు ఒక మిలియన్ టన్నులకు మించి ఉంటాయని అంచనా. స్వచ్ఛమైన గ్యాడోలీనియం ప్రపంచ ఉత్పత్తి సంవత్సరానికి సుమారు 400 టన్నులు. గ్యాడోలీనియంను కలిగి ఉన్న ఏకైక ఖనిజం, [[లెపర్సోనైట్-(Gd)]], చాలా అరుదు.<ref>(1982). "Bijvoetite et lepersonnite, carbonates hydrates d'uranyle et des terres rares de Shinkolobwe, Zaïre". ''Canadian Mineralogist''. 20 231–38.</ref><ref>[https://www.mindat.org/min-2378.html Lepersonnite-(Gd): Lepersonnite-(Gd) mineral information and data]. ''Mindat.org''.</ref>
గ్యాడోలీనియం [[మోనాజైట్]] మరియు [[బాస్ట్‌నైసైట్]] వంటి అనేక ఖనిజాలలో ఒక భాగంగా ఉంటుంది. ఈ లోహం ప్రకృతిలో ఉండటానికి చాలా రియాక్టివ్‌గా ఉంటుంది. విరుద్ధంగా, పైన పేర్కొన్నట్లుగా, [[గ్యాడోలినైట్]] ఖనిజం వాస్తవానికి ఈ మూలకం యొక్క జాడలను మాత్రమే కలిగి ఉంటుంది. భూమి యొక్క క్రస్ట్‌లో దీని సమృద్ధి సుమారు 6.2 mg/kg. ప్రధాన మైనింగ్ ప్రాంతాలు చైనా, అమెరికా, బ్రెజిల్, శ్రీలంక, భారతదేశం మరియు ఆస్ట్రేలియాలో ఉన్నాయి, నిల్వలు ఒక మిలియన్ టన్నులకు మించి ఉంటాయని అంచనా. స్వచ్ఛమైన గ్యాడోలీనియం ప్రపంచ ఉత్పత్తి సంవత్సరానికి సుమారు 400 టన్నులు. గ్యాడోలీనియంను కలిగి ఉన్న ఏకైక ఖనిజం, [[లెపర్సోనైట్-(Gd)]], చాలా అరుదు.<ref>(1982). "Bijvoetite et lepersonnite, carbonates hydrates d'uranyle et des terres rares de Shinkolobwe, Zaïre". ''Canadian Mineralogist''. 20 231–38.</ref><ref>[https://www.mindat.org/min-2378.html Lepersonnite-(Gd): Lepersonnite-(Gd) mineral information and data]. ''Mindat.org''.</ref>


==ఉత్పత్తి==
==ఉత్పత్తి==
Line 69: Line 69:
# ద్రావణాన్ని [[మెగ్నీషియం నైట్రేట్]]తో చికిత్స చేసి గ్యాడోలీనియం, [[సమారియం]] మరియు [[యురోపియం]]ల డబుల్ లవణాల స్పటికీకరణ మిశ్రమాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తారు.
# ద్రావణాన్ని [[మెగ్నీషియం నైట్రేట్]]తో చికిత్స చేసి గ్యాడోలీనియం, [[సమారియం]] మరియు [[యురోపియం]]ల డబుల్ లవణాల స్పటికీకరణ మిశ్రమాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తారు.
# లవణాలు [[అయాన్ ఎక్స్ఛేంజ్]] క్రోమాటోగ్రఫీ ద్వారా వేరు చేయబడతాయి.
# లవణాలు [[అయాన్ ఎక్స్ఛేంజ్]] క్రోమాటోగ్రఫీ ద్వారా వేరు చేయబడతాయి.
# అరుదైన భూమి అయాన్లు తగిన కాంప్లెక్సింగ్ ఏజెంట్ ద్వారా ఎంపిక చేయబడి కడిగివేయబడతాయి.<ref name="Greenwood" />
# అరుదైన భూమి అయాన్లు తగిన కాంప్లెక్సింగ్ ఏజెంట్ ద్వారా ఎంపిక చేయబడి కడిగివేయబడతాయి.


గ్యాడోలీనియం లోహం దాని ఆక్సైడ్ లేదా లవణాల నుండి ఆర్గాన్ వాతావరణంలో 1450 C వద్ద [[కాల్షియం]]తో వేడి చేయడం ద్వారా పొందబడుతుంది. స్పాంజ్ గ్యాడోలీనియంను కరిగిన GdCl3ని తక్కువ పీడనం వద్ద 1312 C (Gd యొక్క ద్రవీభవన స్థానం) కంటే తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద తగిన లోహంతో తగ్గించడం ద్వారా ఉత్పత్తి చేయవచ్చు.<ref name="Greenwood" />
గ్యాడోలీనియం లోహం దాని ఆక్సైడ్ లేదా లవణాల నుండి ఆర్గాన్ వాతావరణంలో 1450 C వద్ద [[కాల్షియం]]తో వేడి చేయడం ద్వారా పొందబడుతుంది. స్పాంజ్ గ్యాడోలీనియంను కరిగిన GdCl3ని తక్కువ పీడనం వద్ద 1312 C (Gd యొక్క ద్రవీభవన స్థానం) కంటే తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద తగిన లోహంతో తగ్గించడం ద్వారా ఉత్పత్తి చేయవచ్చు.


==అనువర్తనాలు==<!--కింద వివరించిన కొన్ని నిజమైన యాప్‌లు-->
==అనువర్తనాలు==<!--కింద వివరించిన కొన్ని నిజమైన యాప్‌లు-->
Line 78: Line 78:


===న్యూట్రాన్ అబ్జార్బర్===
===న్యూట్రాన్ అబ్జార్బర్===
గ్యాడోలీనియం అధిక న్యూట్రాన్ క్రాస్-సెక్షన్‌ను కలిగి ఉన్నందున, ఇది [[న్యూట్రాన్ రేడియోగ్రఫీ]] మరియు [[అణు రియాక్టర్ల]] షీల్డింగ్‌లో ఉపయోగించడానికి ప్రభావవంతంగా ఉంటుంది. ఇది కొన్ని అణు రియాక్టర్లలో, ముఖ్యంగా [[CANDU రియాక్టర్]] రకంలో, ద్వితీయ, అత్యవసర షట్-డౌన్ చర్యగా ఉపయోగించబడుతుంది.<ref name="Greenwood" /> గ్యాడోలీనియం [[అణు సముద్ర ప్రొపల్షన్]] వ్యవస్థలలో [[బర్నబుల్ పాయిజన్#బర్నబుల్ పాయిజన్స్|బర్నబుల్ పాయిజన్]]గా ఉపయోగించబడుతుంది. కణితులను లక్ష్యంగా చేసుకోవడానికి [[న్యూట్రాన్ క్యాప్చర్ థెరపీ ఆఫ్ క్యాన్సర్|న్యూట్రాన్ క్యాప్చర్ థెరపీ]]లో గ్యాడోలీనియం వాడకం పరిశోధించబడింది, మరియు గ్యాడోలీనియం కలిగిన సమ్మేళనాలు ఆశాజనకంగా నిరూపించబడ్డాయి.<ref name="Kouri Polychronidou Loukas Megapanou 2023 pp. 127–149">(26 ఏప్రిల్ 2023). "Consolidation of Gold and Gadolinium Nanoparticles: An Extra Step towards Improving Cancer Imaging and Therapy". ''Journal of Nanotheranostics''. 4 (2) 127–149. doi:[https://doi.org/10.3390/jnt4020007 10.3390/jnt4020007].</ref>
గ్యాడోలీనియం అధిక న్యూట్రాన్ క్రాస్-సెక్షన్‌ను కలిగి ఉన్నందున, ఇది [[న్యూట్రాన్ రేడియోగ్రఫీ]] మరియు [[అణు రియాక్టర్ల]] షీల్డింగ్‌లో ఉపయోగించడానికి ప్రభావవంతంగా ఉంటుంది. ఇది కొన్ని అణు రియాక్టర్లలో, ముఖ్యంగా [[CANDU రియాక్టర్]] రకంలో, ద్వితీయ, అత్యవసర షట్-డౌన్ చర్యగా ఉపయోగించబడుతుంది. గ్యాడోలీనియం [[అణు సముద్ర ప్రొపల్షన్]] వ్యవస్థలలో [[బర్నబుల్ పాయిజన్#బర్నబుల్ పాయిజన్స్|బర్నబుల్ పాయిజన్]]గా ఉపయోగించబడుతుంది. కణితులను లక్ష్యంగా చేసుకోవడానికి [[న్యూట్రాన్ క్యాప్చర్ థెరపీ ఆఫ్ క్యాన్సర్|న్యూట్రాన్ క్యాప్చర్ థెరపీ]]లో గ్యాడోలీనియం వాడకం పరిశోధించబడింది, మరియు గ్యాడోలీనియం కలిగిన సమ్మేళనాలు ఆశాజనకంగా నిరూపించబడ్డాయి.<ref name="Kouri Polychronidou Loukas Megapanou 2023 pp. 127–149">(26 ఏప్రిల్ 2023). "Consolidation of Gold and Gadolinium Nanoparticles: An Extra Step towards Improving Cancer Imaging and Therapy". ''Journal of Nanotheranostics''. 4 (2) 127–149. doi:[https://doi.org/10.3390/jnt4020007 10.3390/jnt4020007].</ref>


===మిశ్రమ లోహాలు===
===మిశ్రమ లోహాలు===
Line 118: Line 118:
==భద్రత==
==భద్రత==
''ప్రధాన వ్యాసం: MRI contrast agent, Nephrogenic systemic fibrosis''
''ప్రధాన వ్యాసం: MRI contrast agent, Nephrogenic systemic fibrosis''
422<ref>[https://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/691771 Gadolinium 691771]. ''Sigma-Aldrich''.</ref>


స్వేచ్ఛా అయాన్‌గా, గాడోలినియం అత్యంత విషపూరితమని నివేదించబడింది, కానీ MRI కాంట్రాస్ట్ ఏజెంట్లు [[కీలేషన్|కీలేటెడ్]] సమ్మేళనాలు మరియు వీటిని చాలా మంది వ్యక్తులలో ఉపయోగించడానికి సురక్షితమైనవిగా పరిగణిస్తారు. జంతువులలో స్వేచ్ఛా గాడోలినియం అయాన్ల విషపూరితతకు కారణం కాల్షియం-అయాన్ ఛానల్ ఆధారిత ప్రక్రియలతో జోక్యం చేసుకోవడం. [[LD50|50% ప్రాణాంతక మోతాదు]] సుమారు 0.34 mmol/kg (IV, ఎలుక)<ref>Bousquet et coll., 1988</ref> లేదా 100–200 mg/kg. ఎలుకలలో జరిపిన విషపూరిత అధ్యయనాలు, గాడోలినియం యొక్క కీలేషన్ (ఇది దాని ద్రావణీయతను కూడా మెరుగుపరుస్తుంది) స్వేచ్ఛా అయాన్‌తో పోలిస్తే దాని విషపూరితతను 31 రెట్లు తగ్గిస్తుందని చూపుతున్నాయి (అంటే, Gd-కీలేట్ కోసం ప్రాణాంతక మోతాదు 31 రెట్లు పెరుగుతుంది).<ref>[https://www.acadpharm.org/dos_public/Academie_de_pharmacie_2014_JM_Idee_V2.pdf Profil toxicologique des chélates de gadolinium pour l'IRM: où en est-on ?].</ref><ref>(November 2007). "Biochemical Safety Profiles of Gadolinium-Based Extracellular Contrast Agents and Nephrogenic Systemic Fibrosis". ''Journal of Magnetic Resonance Imaging''. 26 (5) 1190–1197. doi:[https://doi.org/10.1002/jmri.21135 10.1002/jmri.21135].</ref><ref>(December 2007). "What nephrologists need to know about gadolinium". ''Nature Clinical Practice. Nephrology''. 3 (12) 654–68. doi:[https://doi.org/10.1038/ncpneph0660 10.1038/ncpneph0660].</ref> అందువల్ల, మానవులలో [[గాడోలినియం ఆధారిత కాంట్రాస్ట్ ఏజెంట్|గాడోలినియం-ఆధారిత కాంట్రాస్ట్ ఏజెంట్ల]] (GBCAs<ref name="GDD">(1 November 2015). [https://gadoliniumtoxicity.com/tag/gadolinium-deposition-disease/ Gadolinium Deposition Disease (GDD) in Patients with Normal Renal Function]. ''Gadolinium Toxicity''.</ref>) క్లినికల్ విషపూరితత కీలేటింగ్ ఏజెంట్ యొక్క బలంపై ఆధారపడి ఉంటుందని నమ్ముతారు; అయితే ఈ పరిశోధన ఇంకా పూర్తి కాలేదు. ప్రపంచవ్యాప్తంగా సుమారు డజను వేర్వేరు Gd-కీలేటెడ్ ఏజెంట్లు MRI కాంట్రాస్ట్ ఏజెంట్లుగా ఆమోదించబడ్డాయి.<ref>[http://www.ismrm.org/special/EMEA2.pdf Questions and Answers on Magnetic resonance imaging]. ''International Society for Magnetic Resonance in Medicine''.</ref><ref>[https://www.fda.gov/Cder/Drug/infopage/gcca/default.htm Information on Gadolinium-Containing Contrast Agents]. ''US Food and Drug Administration''.</ref><ref name="Gray">Gray, Theodore (2009). ''The Elements'', Black Dog & Leventhal Publishers, 1-57912-814-9.</ref>
స్వేచ్ఛా అయాన్‌గా, గాడోలినియం అత్యంత విషపూరితమని నివేదించబడింది, కానీ MRI కాంట్రాస్ట్ ఏజెంట్లు [[కీలేషన్|కీలేటెడ్]] సమ్మేళనాలు మరియు వీటిని చాలా మంది వ్యక్తులలో ఉపయోగించడానికి సురక్షితమైనవిగా పరిగణిస్తారు. జంతువులలో స్వేచ్ఛా గాడోలినియం అయాన్ల విషపూరితతకు కారణం కాల్షియం-అయాన్ ఛానల్ ఆధారిత ప్రక్రియలతో జోక్యం చేసుకోవడం. [[LD50|50% ప్రాణాంతక మోతాదు]] సుమారు 0.34 mmol/kg (IV, ఎలుక)<ref>Bousquet et coll., 1988</ref> లేదా 100–200 mg/kg. ఎలుకలలో జరిపిన విషపూరిత అధ్యయనాలు, గాడోలినియం యొక్క కీలేషన్ (ఇది దాని ద్రావణీయతను కూడా మెరుగుపరుస్తుంది) స్వేచ్ఛా అయాన్‌తో పోలిస్తే దాని విషపూరితతను 31 రెట్లు తగ్గిస్తుందని చూపుతున్నాయి (అంటే, Gd-కీలేట్ కోసం ప్రాణాంతక మోతాదు 31 రెట్లు పెరుగుతుంది).<ref>[https://www.acadpharm.org/dos_public/Academie_de_pharmacie_2014_JM_Idee_V2.pdf Profil toxicologique des chélates de gadolinium pour l'IRM: où en est-on ?].</ref><ref>(November 2007). "Biochemical Safety Profiles of Gadolinium-Based Extracellular Contrast Agents and Nephrogenic Systemic Fibrosis". ''Journal of Magnetic Resonance Imaging''. 26 (5) 1190–1197. doi:[https://doi.org/10.1002/jmri.21135 10.1002/jmri.21135].</ref><ref>(December 2007). "What nephrologists need to know about gadolinium". ''Nature Clinical Practice. Nephrology''. 3 (12) 654–68. doi:[https://doi.org/10.1038/ncpneph0660 10.1038/ncpneph0660].</ref> అందువల్ల, మానవులలో [[గాడోలినియం ఆధారిత కాంట్రాస్ట్ ఏజెంట్|గాడోలినియం-ఆధారిత కాంట్రాస్ట్ ఏజెంట్ల]] (GBCAs<ref name="GDD">(1 November 2015). [https://gadoliniumtoxicity.com/tag/gadolinium-deposition-disease/ Gadolinium Deposition Disease (GDD) in Patients with Normal Renal Function]. ''Gadolinium Toxicity''.</ref>) క్లినికల్ విషపూరితత కీలేటింగ్ ఏజెంట్ యొక్క బలంపై ఆధారపడి ఉంటుందని నమ్ముతారు; అయితే ఈ పరిశోధన ఇంకా పూర్తి కాలేదు. ప్రపంచవ్యాప్తంగా సుమారు డజను వేర్వేరు Gd-కీలేటెడ్ ఏజెంట్లు MRI కాంట్రాస్ట్ ఏజెంట్లుగా ఆమోదించబడ్డాయి.<ref>[http://www.ismrm.org/special/EMEA2.pdf Questions and Answers on Magnetic resonance imaging]. ''International Society for Magnetic Resonance in Medicine''.</ref><ref>[https://www.fda.gov/Cder/Drug/infopage/gcca/default.htm Information on Gadolinium-Containing Contrast Agents]. ''US Food and Drug Administration''.</ref><ref name="Gray">Gray, Theodore (2009). ''The Elements'', Black Dog & Leventhal Publishers, 1-57912-814-9.</ref>

Latest revision as of 23:28, 28 September 2026

గ్యాడోలీనియం (Gadolinium) అనేది ఒక రసాయన మూలకం; దీని చిహ్నం Gd మరియు పరమాణు సంఖ్య 64. ఆక్సీకరణం తొలగించినప్పుడు ఇది వెండి-తెలుపు రంగులో ఉండే లోహం. గ్యాడోలీనియం ఒక తన్యత (ductile) మరియు సాగే గుణం కలిగిన అరుదైన భూమి మూలకం (rare-earth element). ఇది వాతావరణంలోని ఆక్సిజన్ లేదా తేమతో నెమ్మదిగా చర్య జరిపి నల్లటి ఆక్సైడ్ పూతను ఏర్పరుస్తుంది. 20 C వద్ద ఉండే దాని క్యూరీ పాయింట్ కంటే తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద గ్యాడోలీనియం ఫెర్రోమాగ్నెటిజం (ferromagnetism) కలిగి ఉంటుంది, ఇది నికెల్ కంటే ఎక్కువ అయస్కాంత క్షేత్ర ఆకర్షణను కలిగి ఉంటుంది. ఈ ఉష్ణోగ్రత కంటే పైన ఇది అత్యంత పారామాగ్నెటిజం (paramagnetism) కలిగిన మూలకంగా ఉంటుంది. ఇది ప్రకృతిలో కేవలం ఆక్సీకరణ రూపంలో మాత్రమే లభిస్తుంది. వేరు చేసినప్పుడు, వాటి సారూప్య రసాయన ధర్మాల కారణంగా ఇది సాధారణంగా ఇతర అరుదైన భూమి మూలకాల మలినాలను కలిగి ఉంటుంది.

గ్యాడోలీనియం 1880లో జీన్ చార్లెస్ డి మారిగ్నాక్ చేత కనుగొనబడింది, ఆయన స్పెక్ట్రోస్కోపీని ఉపయోగించి దీని ఆక్సైడ్‌ను గుర్తించారు. దీనికి గ్యాడోలినైట్ అనే ఖనిజం పేరు పెట్టారు, ఇది గ్యాడోలీనియం లభించే ఖనిజాలలో ఒకటి, దీనికి ఫిన్నిష్ రసాయన శాస్త్రవేత్త జోహన్ గడోలిన్ పేరు పెట్టారు. స్వచ్ఛమైన గ్యాడోలీనియంను 1935లో రసాయన శాస్త్రవేత్త ఫెలిక్స్ ట్రోంబ్ మొదటిసారిగా వేరు చేశారు.

గ్యాడోలీనియం అసాధారణమైన లోహశాస్త్ర ధర్మాలను కలిగి ఉంటుంది, ఎంతలా అంటే కేవలం 1% గ్యాడోలీనియం కూడా ఇనుము, క్రోమియం మరియు సంబంధిత లోహాల పని సామర్థ్యాన్ని మరియు అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ఆక్సీకరణ నిరోధకతను గణనీయంగా మెరుగుపరుస్తుంది. గ్యాడోలీనియం లోహంగా లేదా ఉప్పుగా న్యూట్రాన్లను గ్రహిస్తుంది, కాబట్టి దీనిని కొన్నిసార్లు న్యూట్రాన్ రేడియోగ్రఫీ మరియు అణు రియాక్టర్లలో షీల్డింగ్ కోసం ఉపయోగిస్తారు.

చాలా అరుదైన భూమి మూలకాల వలె, గ్యాడోలీనియం ఫ్లోరోసెంట్ ధర్మాలతో ట్రైవాలెంట్ అయాన్లను ఏర్పరుస్తుంది, మరియు గ్యాడోలీనియం(III) లవణాలను వివిధ అనువర్తనాల్లో భాస్వరం (phosphors)గా ఉపయోగిస్తారు.

నీటిలో కరిగే లవణాలలో ఉండే గ్యాడోలీనియం(III) అయాన్లు క్షీరదాలకు అత్యంత విషపూరితమైనవి. అయితే, కీలేటెడ్ గ్యాడోలీనియం(III) సమ్మేళనాలు గ్యాడోలీనియం(III) జీవికి బహిర్గతం కాకుండా నిరోధిస్తాయి, మరియు మెజారిటీ భాగం ఆరోగ్యకరమైన[1] మూత్రపిండాల ద్వారా కణజాలాలలో నిక్షిప్తం కాకముందే విసర్జించబడుతుంది. దీని పారామాగ్నెటిక్ ధర్మాల కారణంగా, కీలేటెడ్ ఆర్గానిక్ గ్యాడోలీనియం కాంప్లెక్స్ ద్రావణాలను వైద్య మాగ్నెటిక్ రెసొనెన్స్ ఇమేజింగ్ (MRI)లో సిరల ద్వారా ఇచ్చే గ్యాడోలీనియం-ఆధారిత MRI కాంట్రాస్ట్ ఏజెంట్లుగా ఉపయోగిస్తారు.

గ్యాడోలీనియం యొక్క ప్రధాన ఉపయోగాలు, MRI స్కాన్‌ల కోసం కాంట్రాస్ట్ ఏజెంట్గా ఉపయోగించడంతో పాటు, అణు రియాక్టర్లలో, మిశ్రమ లోహాలలో, వైద్య ఇమేజింగ్‌లో భాస్వరంగా, గామా రే ఎమిటర్‌గా, ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలలో, ఆప్టికల్ పరికరాలలో మరియు సూపర్ కండక్టర్లలో ఉన్నాయి.

లక్షణాలు

భౌతిక ధర్మాలు

గ్యాడోలీనియం లాంతనైడ్ శ్రేణిలో ఎనిమిదవ సభ్యుడు. ఆవర్తన పట్టికలో, ఇది ఎడమవైపు యురోపియం మరియు కుడివైపు టెర్బియం మూలకాల మధ్య, మరియు యాక్టినైడ్ క్యూరియం పైన కనిపిస్తుంది. ఇది వెండి-తెలుపు, సాగే, తన్యత కలిగిన అరుదైన భూమి మూలకం. దీని 64 ఎలక్ట్రాన్లు [Xe]4f75d16s2 కాన్ఫిగరేషన్‌లో అమర్చబడి ఉంటాయి, ఇందులో పది 4f, 5d, మరియు 6s ఎలక్ట్రాన్లు వాలెన్స్గా ఉంటాయి.

లాంతనైడ్ శ్రేణిలోని ఇతర లోహాల వలె, సాధారణంగా మూడు ఎలక్ట్రాన్లు వాలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్లుగా అందుబాటులో ఉంటాయి. మిగిలిన 4f ఎలక్ట్రాన్లు చాలా బలంగా బంధించబడి ఉంటాయి: దీనికి కారణం 4f ఆర్బిటాల్‌లు జడ జినాన్ ఎలక్ట్రాన్ కోర్ ద్వారా కేంద్రకానికి అత్యంత లోతుగా చొచ్చుకుపోతాయి, ఆ తర్వాత 5d మరియు 6s ఉంటాయి, మరియు ఇది అధిక అయానిక్ చార్జ్‌తో పెరుగుతుంది. గ్యాడోలీనియం గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద హెక్సాగోనల్ క్లోజ్-ప్యాక్డ్ α-రూపంలో స్పటికీకరణ చెందుతుంది. 1235 C కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, ఇది దాని β-రూపంలోకి మారుతుంది, ఇది బాడీ-సెంటర్డ్ క్యూబిక్ నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంటుంది.

ఐసోటోప్ గ్యాడోలీనియం-157 ఏదైనా స్థిరమైన న్యూక్లైడ్లలో అత్యధిక థర్మల్-న్యూట్రాన్ క్యాప్చర్ క్రాస్-సెక్షన్‌ను కలిగి ఉంది: సుమారు 259,000 బార్న్లు. కేవలం జినాన్-135 మాత్రమే అధిక క్యాప్చర్ క్రాస్-సెక్షన్‌ను కలిగి ఉంది, సుమారు 2.0 మిలియన్ బార్న్లు, కానీ అది రేడియోధార్మికత కలిగినది.[2]

గ్యాడోలీనియం 20 C కంటే తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ఫెర్రోమాగ్నెటిక్ అని నమ్ముతారు మరియు ఈ ఉష్ణోగ్రత పైన ఇది బలంగా పారామాగ్నెటిక్గా ఉంటుంది. వాస్తవానికి, శరీర ఉష్ణోగ్రత వద్ద, గ్యాడోలీనియం ఏదైనా మూలకం కంటే గొప్ప పారామాగ్నెటిక్ ప్రభావాన్ని ప్రదర్శిస్తుంది.[3] గ్యాడోలీనియం 20 C కంటే తక్కువ వద్ద ఫెర్రోమాగ్నెటిక్ కంటే హెలికల్ యాంటీఫెర్రోమాగ్నెటిక్ అని చెప్పడానికి ఆధారాలు ఉన్నాయి.[4] గ్యాడోలీనియం ఒక మాగ్నెటోకలోరిక్ ప్రభావాన్ని ప్రదర్శిస్తుంది, దీని ద్వారా అది అయస్కాంత క్షేత్రంలోకి ప్రవేశించినప్పుడు దాని ఉష్ణోగ్రత పెరుగుతుంది మరియు క్షేత్రం నుండి బయటకు వచ్చినప్పుడు తగ్గుతుంది. Gd5(Si_{1−x}Ge_{x})4 సమ్మేళనంలో సుమారు 300 K వరకు అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద గణనీయమైన మాగ్నెటోకలోరిక్ ప్రభావం గమనించబడుతుంది.[5]

వ్యక్తిగత గ్యాడోలీనియం పరమాణువులను ఫుల్లరీన్ అణువులలో బంధించడం ద్వారా వేరు చేయవచ్చు, అక్కడ వాటిని ట్రాన్స్‌మిషన్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోప్తో చూడవచ్చు.[6] వ్యక్తిగత Gd పరమాణువులు మరియు చిన్న Gd క్లస్టర్లను కార్బన్ నానోట్యూబ్స్లో చేర్చవచ్చు.[7]

రసాయన ధర్మాలు

Gadolinium compounds గ్యాడోలీనియం Gd(III) ఉత్పన్నాలను ఏర్పరచడానికి చాలా మూలకాలతో కలుస్తుంది. ఇది నత్రజని, కార్బన్, సల్ఫర్, భాస్వరం, బోరాన్, సెలీనియం, సిలికాన్ మరియు ఆర్సెనిక్లతో అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద కలుస్తుంది, బైనరీ సమ్మేళనాలను ఏర్పరుస్తుంది.

ఇతర అరుదైన భూమి మూలకాల వలె కాకుండా, లోహ గ్యాడోలీనియం పొడి గాలిలో సాపేక్షంగా స్థిరంగా ఉంటుంది. అయితే, ఇది తేమతో కూడిన గాలిలో త్వరగా టార్నిష్ (రంగు మారడం) అవుతుంది, వదులుగా అంటుకునే గ్యాడోలీనియం(III) ఆక్సైడ్ (Gd2O3)ను ఏర్పరుస్తుంది:

4 Gd + 3 O2 → 2 Gd2O3,

ఇది స్పాల్స్ అవుతుంది, తద్వారా మరిన్ని ఉపరితలాలను ఆక్సీకరణకు గురి చేస్తుంది.

గ్యాడోలీనియం ఒక బలమైన రిడ్యూసింగ్ ఏజెంట్, ఇది అనేక లోహాల ఆక్సైడ్లను వాటి మూలకాలుగా తగ్గిస్తుంది. గ్యాడోలీనియం చాలా ఎలక్ట్రోపాజిటివ్ మరియు చల్లని నీటితో నెమ్మదిగా మరియు వేడి నీటితో చాలా త్వరగా చర్య జరిపి గ్యాడోలీనియం(III) హైడ్రాక్సైడ్ (Gd(OH)3)ను ఏర్పరుస్తుంది:

2 Gd + 6 H2O → 2 Gd(OH)3 + 3 H2.

గ్యాడోలీనియం లోహం పలుచని సల్ఫ్యూరిక్ యాసిడ్ ద్వారా సులభంగా దాడి చేయబడి, రంగులేని Gd(III) అయాన్లను కలిగి ఉన్న ద్రావణాలను ఏర్పరుస్తుంది, ఇవి [Gd(H2O)9](3+) కాంప్లెక్స్‌లుగా ఉంటాయి:[8]

2 Gd + 3 H2SO4 + 18 H2O → 2 [Gd(H2O)9](3+) + 3 SO_{4}(2-) + 3 H2.

రసాయన సమ్మేళనాలు

చాలా అరుదైన భూమి లోహాల వలె, గ్యాడోలీనియం దాని సమ్మేళనాలలో మెజారిటీ భాగం +3 ఆక్సీకరణ స్థితిని కలిగి ఉంటుంది. అయితే, గ్యాడోలీనియం అరుదైన సందర్భాల్లో 0, +1 మరియు +2 ఆక్సీకరణ స్థితులలో కనిపిస్తుంది. నాలుగు ట్రైహాలైడ్లు అన్నీ తెలిసినవే. గ్యాడోలీనియం(III) అయోడైడ్ మినహా అన్నీ తెల్లగా ఉంటాయి, ఇది పసుపు రంగులో ఉంటుంది. హాలైడ్లలో అత్యంత సాధారణంగా కనిపించేది గ్యాడోలీనియం(III) క్లోరైడ్ (GdCl3). ఆక్సైడ్ ఆమ్లాలలో కరిగి గ్యాడోలీనియం(III) నైట్రేట్ మరియు గ్యాడోలీనియం(III) సల్ఫేట్ వంటి లవణాలను ఇస్తుంది.

గ్యాడోలీనియం(III), చాలా లాంతనైడ్ అయాన్ల వలె, అధిక కోఆర్డినేషన్ నంబర్లతో కాంప్లెక్స్‌లను ఏర్పరుస్తుంది. ఈ ధోరణి కీలేటింగ్ ఏజెంట్ DOTA, ఒక ఆక్టాడెంటేట్ లిగాండ్ ఉపయోగం ద్వారా వివరించబడింది. [Gd(DOTA)]- లవణాలు మాగ్నెటిక్ రెసొనెన్స్ ఇమేజింగ్లో ఉపయోగకరంగా ఉంటాయి. గ్యాడోడయామైడ్తో సహా అనేక సంబంధిత కీలేట్ కాంప్లెక్స్‌లు అభివృద్ధి చేయబడ్డాయి.

తగ్గించబడిన గ్యాడోలీనియం సమ్మేళనాలు తెలిసినవే, ముఖ్యంగా ఘన స్థితిలో. గ్యాడోలీనియం(II) హాలైడ్లు టాంటాలమ్ కంటైనర్లలో లోహ Gd సమక్షంలో Gd(III) హాలైడ్లను వేడి చేయడం ద్వారా పొందబడతాయి. గ్యాడోలీనియం సెస్‌క్విక్లోరైడ్ Gd2Cl3ను కూడా ఏర్పరుస్తుంది, దీనిని 800 C వద్ద ఎనీలింగ్ చేయడం ద్వారా GdClకి మరింత తగ్గించవచ్చు. ఈ గ్యాడోలీనియం(I) క్లోరైడ్ పొరల వంటి గ్రాఫైట్ నిర్మాణంతో ప్లేట్‌లెట్లను ఏర్పరుస్తుంది.[9]

ఐసోటోపులు

ప్రధాన వ్యాసం: Isotopes of gadolinium

ప్రకృతిలో లభించే గ్యాడోలీనియం మూలకం యొక్క ఆరు స్థిరమైన ఐసోటోపులు - 154Gd, 155Gd, 156Gd, 157Gd, 158Gd, మరియు 160Gd - అలాగే ప్రిమోర్డియల్ రేడియోన్యూక్లైడ్ 152Gdతో కూడి ఉంటుంది, ఇది 1.08×1014 సంవత్సరాల అత్యంత సుదీర్ఘమైన హాఫ్-లైఫ్ను కలిగి ఉంటుంది. ఈ ఐసోటోపులలో, 158Gd 24.8% వద్ద అత్యధిక సహజ సమృద్ధిని కలిగి ఉంది.ref

గ్యాడోలీనియం 35 తెలిసిన రేడియో ఐసోటోపులను కలిగి ఉంది, ఇవి 133 నుండి 173 వరకు మాస్ నంబర్ పరిధిలో ఉంటాయి.ref[10] వీటిలో అత్యంత స్థిరమైన మూడు ఆల్ఫా క్షయం ద్వారా సమారియం ఐసోటోపులుగా మారుతాయి: 152Gd (t½ = 1.08×1014 సంవత్సరాలు), 150Gd (t½ = 1.79×106 సంవత్సరాలు), మరియు 148Gd (t½ = 86.9 సంవత్సరాలు).ref మిగిలిన అన్ని రేడియో ఐసోటోపులు ఒక సంవత్సరం కంటే తక్కువ హాఫ్-లైఫ్‌ను కలిగి ఉంటాయి, మరియు మెజారిటీ రెండు నిమిషాల కంటే తక్కువ హాఫ్-లైఫ్‌ను కలిగి ఉంటాయి.ref 147 లేదా అంతకంటే తక్కువ మాస్ నంబర్లు కలిగిన గ్యాడోలీనియం రేడియో ఐసోటోపులు ప్రధానంగా ఎలక్ట్రాన్ క్యాప్చర్ ద్వారా యురోపియం ఐసోటోపులుగా క్షయం చెందుతాయి, అయితే 161 లేదా అంతకంటే ఎక్కువ మాస్ నంబర్లు కలిగినవి ప్రధానంగా బీటా మైనస్ క్షయం ద్వారా టెర్బియం ఐసోటోపులుగా క్షయం చెందుతాయి. గ్యాడోలీనియం పద్నాలుగు తెలిసిన మెటాస్టేబుల్ ఐసోమర్లను కూడా కలిగి ఉంది, వీటిలో అత్యంత స్థిరమైనవి 143mGd (t½ = 110 సెకన్లు), 145mGd (t½ = 85 సెకన్లు), మరియు 141mGd (t½ = 24.5 సెకన్లు).ref

154Gd, 155Gd, మరియు 160Gd అబ్జర్వేషనల్లీ స్టేబుల్ (పరిశీలనాత్మకంగా స్థిరమైనవి),[11][12] అంటే అవి క్షయం చెందుతాయని అంచనా వేయబడ్డాయి, కానీ వాటి క్షయం ఎప్పుడూ గమనించబడలేదు. 154Gd మరియు 155Gd ఆల్ఫా క్షయం ద్వారా వరుసగా 150Sm మరియు 151Smలుగా మారుతాయని ఆశించబడుతున్నాయి,[12] అయితే 160Gd డబుల్ బీటా క్షయం ద్వారా 160Dyగా మారుతుందని ఆశించబడుతోంది.[11] 160Gd యొక్క హాఫ్-లైఫ్ కోసం ప్రయోగాత్మక దిగువ పరిమితి 1.3×1021 సంవత్సరాలుగా కొలవబడింది.[11]

చరిత్ర

1794లో, ఫిన్నిష్ రసాయన శాస్త్రవేత్త మరియు ఖనిజ శాస్త్రవేత్త జోహన్ గడోలిన్ ప్రస్తుతం గ్యాడోలినైట్ అని పిలువబడే ఖనిజాన్ని రసాయనికంగా విశ్లేషించిన మొదటి వ్యక్తి అయ్యారు,[13][14] దీనికి 1802లో జర్మన్ రసాయన శాస్త్రవేత్త మార్టిన్ క్లాప్రోత్ ఆయన పేరు పెట్టారు.[15] 1880లో, స్విస్ రసాయన శాస్త్రవేత్త జీన్ చార్లెస్ గాలిస్సార్డ్ డి మారిగ్నాక్ గ్యాడోలినైట్ నమూనాలలో (ఇది వాస్తవానికి తక్కువ గ్యాడోలీనియంను కలిగి ఉంటుంది, కానీ స్పెక్ట్రమ్‌ను చూపించడానికి సరిపోతుంది) మరియు ప్రత్యేక ఖనిజం సెరైట్లో అప్పటికి తెలియని మూలకం గ్యాడోలీనియం యొక్క స్పెక్ట్రోస్కోపిక్ లైన్లను గమనించారు, ఇది కొత్త మూలకాన్ని ఎక్కువగా కలిగి ఉన్నట్లు నిరూపించబడింది. డి మారిగ్నాక్ చివరకు సెరైట్ నుండి ఒక ఖనిజ ఆక్సైడ్‌ను వేరు చేశారు, అది మూలకం యొక్క ఆక్సైడ్ అని ఆయన గ్రహించారు. ఆయన మూలకానికి Yα అనే తాత్కాలిక చిహ్నాన్ని కేటాయించారు. ఫ్రెంచ్ రసాయన శాస్త్రవేత్త పాల్-ఎమిలీ లెకోక్ డి బోయిస్‌బాడ్రాన్ 1886లో గ్యాడోలినైట్ పేరు మీద మూలకానికి "గ్యాడోలీనియం" అని పేరు పెట్టారు.[16][17][18][19] స్వచ్ఛమైన గ్యాడోలీనియం లోహాన్ని 1935లో ఫెలిక్స్ ట్రోంబ్ మొదటిసారిగా వేరు చేశారు.[20]

సంభవించే ప్రదేశాలు

గ్యాడోలీనియం మోనాజైట్ మరియు బాస్ట్‌నైసైట్ వంటి అనేక ఖనిజాలలో ఒక భాగంగా ఉంటుంది. ఈ లోహం ప్రకృతిలో ఉండటానికి చాలా రియాక్టివ్‌గా ఉంటుంది. విరుద్ధంగా, పైన పేర్కొన్నట్లుగా, గ్యాడోలినైట్ ఖనిజం వాస్తవానికి ఈ మూలకం యొక్క జాడలను మాత్రమే కలిగి ఉంటుంది. భూమి యొక్క క్రస్ట్‌లో దీని సమృద్ధి సుమారు 6.2 mg/kg. ప్రధాన మైనింగ్ ప్రాంతాలు చైనా, అమెరికా, బ్రెజిల్, శ్రీలంక, భారతదేశం మరియు ఆస్ట్రేలియాలో ఉన్నాయి, నిల్వలు ఒక మిలియన్ టన్నులకు మించి ఉంటాయని అంచనా. స్వచ్ఛమైన గ్యాడోలీనియం ప్రపంచ ఉత్పత్తి సంవత్సరానికి సుమారు 400 టన్నులు. గ్యాడోలీనియంను కలిగి ఉన్న ఏకైక ఖనిజం, లెపర్సోనైట్-(Gd), చాలా అరుదు.[21][22]

ఉత్పత్తి

గ్యాడోలీనియం మోనాజైట్ మరియు బాస్ట్‌నైసైట్ రెండింటి నుండి ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది.

  1. నలిగిన ఖనిజాలను హైడ్రోక్లోరిక్ యాసిడ్ లేదా సల్ఫ్యూరిక్ యాసిడ్తో సంగ్రహిస్తారు, ఇది కరగని ఆక్సైడ్లను కరిగే క్లోరైడ్లు లేదా సల్ఫేట్లుగా మారుస్తుంది.
  2. ఆమ్ల ఫిల్ట్రేట్లను కాస్టిక్ సోడాతో pH 3–4కి పాక్షికంగా తటస్థీకరిస్తారు. థోరియం దాని హైడ్రాక్సైడ్‌గా అవక్షేపించబడుతుంది, ఆపై తొలగించబడుతుంది.
  3. మిగిలిన ద్రావణాన్ని అమ్మోనియం ఆక్సలేట్తో చికిత్స చేసి అరుదైన భూములను వాటి కరగని ఆక్సలేట్లుగా మారుస్తారు. ఆక్సలేట్లు వేడి చేయడం ద్వారా ఆక్సైడ్లుగా మార్చబడతాయి.
  4. ఆక్సైడ్లను నైట్రిక్ యాసిడ్లో కరిగిస్తారు, ఇది ప్రధాన భాగాలలో ఒకటైన సెరియంను మినహాయిస్తుంది, దీని ఆక్సైడ్ HNO3లో కరగదు.
  5. ద్రావణాన్ని మెగ్నీషియం నైట్రేట్తో చికిత్స చేసి గ్యాడోలీనియం, సమారియం మరియు యురోపియంల డబుల్ లవణాల స్పటికీకరణ మిశ్రమాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తారు.
  6. లవణాలు అయాన్ ఎక్స్ఛేంజ్ క్రోమాటోగ్రఫీ ద్వారా వేరు చేయబడతాయి.
  7. అరుదైన భూమి అయాన్లు తగిన కాంప్లెక్సింగ్ ఏజెంట్ ద్వారా ఎంపిక చేయబడి కడిగివేయబడతాయి.

గ్యాడోలీనియం లోహం దాని ఆక్సైడ్ లేదా లవణాల నుండి ఆర్గాన్ వాతావరణంలో 1450 C వద్ద కాల్షియంతో వేడి చేయడం ద్వారా పొందబడుతుంది. స్పాంజ్ గ్యాడోలీనియంను కరిగిన GdCl3ని తక్కువ పీడనం వద్ద 1312 C (Gd యొక్క ద్రవీభవన స్థానం) కంటే తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద తగిన లోహంతో తగ్గించడం ద్వారా ఉత్పత్తి చేయవచ్చు.

అనువర్తనాలు

గ్యాడోలీనియంకు పెద్ద ఎత్తున అనువర్తనాలు లేవు, కానీ ఇది వివిధ ప్రత్యేక ఉపయోగాలు కలిగి ఉంది.

న్యూట్రాన్ అబ్జార్బర్

గ్యాడోలీనియం అధిక న్యూట్రాన్ క్రాస్-సెక్షన్‌ను కలిగి ఉన్నందున, ఇది న్యూట్రాన్ రేడియోగ్రఫీ మరియు అణు రియాక్టర్ల షీల్డింగ్‌లో ఉపయోగించడానికి ప్రభావవంతంగా ఉంటుంది. ఇది కొన్ని అణు రియాక్టర్లలో, ముఖ్యంగా CANDU రియాక్టర్ రకంలో, ద్వితీయ, అత్యవసర షట్-డౌన్ చర్యగా ఉపయోగించబడుతుంది. గ్యాడోలీనియం అణు సముద్ర ప్రొపల్షన్ వ్యవస్థలలో బర్నబుల్ పాయిజన్గా ఉపయోగించబడుతుంది. కణితులను లక్ష్యంగా చేసుకోవడానికి న్యూట్రాన్ క్యాప్చర్ థెరపీలో గ్యాడోలీనియం వాడకం పరిశోధించబడింది, మరియు గ్యాడోలీనియం కలిగిన సమ్మేళనాలు ఆశాజనకంగా నిరూపించబడ్డాయి.[23]

మిశ్రమ లోహాలు

గ్యాడోలీనియం అసాధారణమైన లోహశాస్త్ర ధర్మాలను కలిగి ఉంటుంది, కేవలం 1% గ్యాడోలీనియం ఇనుము, క్రోమియం మరియు సంబంధిత మిశ్రమ లోహాల పని సామర్థ్యాన్ని మరియు అధిక ఉష్ణోగ్రతలు మరియు ఆక్సీకరణకు వాటి నిరోధకతను మెరుగుపరుస్తుంది.[24]

అయస్కాంత కాంట్రాస్ట్ ఏజెంట్

గ్యాడోలీనియం వంటి పారామాగ్నెటిక్ అయాన్లు న్యూక్లియర్ స్పిన్ రిలాక్సేషన్ రేట్లను పెంచుతాయి, ఇది గ్యాడోలీనియంను మాగ్నెటిక్ రెసొనెన్స్ ఇమేజింగ్ (MRI) కోసం కాంట్రాస్ట్ ఏజెంట్గా ఉపయోగకరంగా చేస్తుంది. ఆర్గానిక్ గ్యాడోలీనియం కాంప్లెక్స్ ద్రావణాలు మరియు గ్యాడోలీనియం సమ్మేళనాలను వైద్య మరియు మాగ్నెటిక్ రెసొనెన్స్ యాంజియోగ్రఫీ (MRA) ప్రక్రియలలో చిత్రాలను మెరుగుపరచడానికి ఇంట్రావీనస్ కాంట్రాస్ట్ ఏజెంట్లుగా ఉపయోగిస్తారు. మాగ్నెవిస్ట్ అత్యంత విస్తృతమైన ఉదాహరణ.[25][26] గ్యాడోలీనియం నింపిన నానోట్యూబ్‌లు, "గ్యాడోనానోట్యూబ్స్" అని పిలువబడతాయి, ఇవి సాధారణ గ్యాడోలీనియం కాంట్రాస్ట్ ఏజెంట్ కంటే 40 రెట్లు ఎక్కువ ప్రభావవంతంగా ఉంటాయి.[27] సాంప్రదాయ గ్యాడోలీనియం-ఆధారిత కాంట్రాస్ట్ ఏజెంట్లు లక్ష్యం లేనివి, ఇంజెక్షన్ తర్వాత సాధారణంగా శరీరం అంతటా పంపిణీ చేయబడతాయి, కానీ అవి చెక్కుచెదరకుండా ఉన్న బ్లడ్-బ్రెయిన్ బారియర్ను సులభంగా దాటవు.[28] మెదడు కణితులు, మరియు బ్లడ్-బ్రెయిన్ బారియర్ను దెబ్బతీసే ఇతర రుగ్మతలు, ఈ ఏజెంట్లు మెదడులోకి చొచ్చుకుపోవడానికి మరియు కాంట్రాస్ట్-ఎన్‌హాన్స్‌డ్ MRI ద్వారా వాటిని గుర్తించడానికి వీలు కల్పిస్తాయి. అదేవిధంగా, డీలేడ్ గ్యాడోలీనియం-ఎన్‌హాన్స్‌డ్ మాగ్నెటిక్ రెసొనెన్స్ ఇమేజింగ్ ఆఫ్ కార్టిలేజ్ ఒక అయానిక్ కాంపౌండ్ ఏజెంట్‌ను ఉపయోగిస్తుంది, ఇది మొదట మాగ్నెవిస్ట్, ఇది ఎలక్ట్రోస్టాటిక్ రిపల్షన్ ఆధారంగా ఆరోగ్యకరమైన మృదులాస్థి (cartilage) నుండి మినహాయించబడుతుంది కానీ ఆస్టియో ఆర్థరైటిస్ వంటి వ్యాధులలో ప్రోటియోగ్లైకాన్-తగ్గిన మృదులాస్థిలోకి ప్రవేశిస్తుంది.

భాస్వరం (Phosphors)

గ్యాడోలీనియం వైద్య ఇమేజింగ్‌లో భాస్వరంగా ఉపయోగించబడుతుంది. ఇది ఎక్స్-రే డిటెక్టర్ల భాస్వర పొరలో ఉంటుంది, ఇది పాలిమర్ మాతృకలో నిలిపివేయబడుతుంది. భాస్వర పొర వద్ద టెర్బియం-డోప్డ్ గ్యాడోలీనియం ఆక్సిసల్ఫైడ్ (Gd2O2S:Tb) మూలం నుండి విడుదలయ్యే ఎక్స్-రేలను కాంతిగా మారుస్తుంది. ఈ పదార్థం Tb(3+) ఉనికి కారణంగా 540 nm వద్ద ఆకుపచ్చ కాంతిని విడుదల చేస్తుంది, ఇది ఇమేజింగ్ నాణ్యతను మెరుగుపరచడానికి చాలా ఉపయోగకరంగా ఉంటుంది. Gd యొక్క శక్తి మార్పిడి 20% వరకు ఉంటుంది, అంటే భాస్వర పొరను తాకే ఎక్స్-రే శక్తిలో ఐదవ వంతు దృశ్యమాన ఫోటాన్‌లుగా మార్చబడుతుంది.[29] గ్యాడోలీనియం ఆక్సియోర్తోసిలికేట్ (Gd2SiO5, GSO; సాధారణంగా 0.1–1.0% Ce ద్వారా డోప్ చేయబడుతుంది) అనేది ఒకే స్పటికం, ఇది పాజిట్రాన్ ఎమిషన్ టోమోగ్రఫీ వంటి వైద్య ఇమేజింగ్‌లో మరియు న్యూట్రాన్లను గుర్తించడానికి సింటిలేటర్గా ఉపయోగించబడుతుంది.[30]

గ్యాడోలీనియం సమ్మేళనాలను కలర్ టీవీ ట్యూబ్‌ల కోసం ఆకుపచ్చ భాస్వరం తయారు చేయడానికి కూడా ఉపయోగిస్తారు.[31]

గామా కిరణ ఉద్గారిణి

గాడోలినియం-153ను అణు రియాక్టర్‌లో మూలక యూరోపియం లేదా గాడోలినియం లక్ష్యాల నుండి ఉత్పత్తి చేస్తారు. దీని అర్ధ-జీవిత కాలం 240 ± 10 రోజులు మరియు ఇది 41 keV మరియు 102 keV వద్ద బలమైన శిఖరాలతో గామా వికిరణాన్ని విడుదల చేస్తుంది. అణు వైద్య ఇమేజింగ్ వ్యవస్థలు సరిగ్గా పనిచేస్తున్నాయని మరియు రోగి శరీరంలోని రేడియో ఐసోటోపుల పంపిణీని స్పష్టంగా చూపిస్తున్నాయని నిర్ధారించుకోవడానికి, క్వాలిటీ-అస్యూరెన్స్ అప్లికేషన్లలో (ఉదాహరణకు లైన్ సోర్సెస్ మరియు కాలిబ్రేషన్ ఫాంటమ్స్) దీనిని ఉపయోగిస్తారు.[32] ఎక్స్-రే శోషణ కొలతలలో మరియు ఆస్టియోపోరోసిస్ స్క్రీనింగ్ కోసం ఎముక సాంద్రత గేజ్లలో గామా-కిరణ వనరుగా కూడా దీనిని ఉపయోగిస్తారు.

ఎలక్ట్రానిక్ మరియు ఆప్టికల్ పరికరాలు

గాడోలినియం యిట్రియం గార్నెట్ (Gd:Y3Al5O12) తయారీకి గాడోలినియంను ఉపయోగిస్తారు. దీనికి మైక్రోవేవ్ అప్లికేషన్లు ఉన్నాయి మరియు ఇది వివిధ ఆప్టికల్ భాగాల తయారీలో మరియు మాగ్నెటో-ఆప్టికల్ ఫిల్మ్‌ల కోసం సబ్‌స్ట్రేట్ పదార్థంగా ఉపయోగపడుతుంది.[33]

ఇంధన ఘటాలలో ఎలక్ట్రోలైట్

గాడోలినియంను సాలిడ్ ఆక్సైడ్ ఫ్యూయల్ సెల్స్ (SOFCs)లో ఎలక్ట్రోలైట్గా కూడా ఉపయోగించవచ్చు. సెరియం ఆక్సైడ్ (గాడోలినియం-డోప్డ్ సెరియా రూపంలో) వంటి పదార్థాలకు గాడోలినియంను డోపెంట్గా ఉపయోగించడం వల్ల, అధిక అయానిక్ వాహకత మరియు తక్కువ నిర్వహణ ఉష్ణోగ్రతలు కలిగిన ఎలక్ట్రోలైట్ లభిస్తుంది.

మాగ్నెటోకలోరిక్స్ ద్వారా అయస్కాంత శీతలీకరణ

గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద అయస్కాంత శీతలీకరణ అధ్యయనంలో గాడోలినియం ప్రామాణిక సూచన పదార్థం.[5] స్వచ్ఛమైన Gd దాని క్యూరీ ఉష్ణోగ్రత 20 C వద్ద పెద్ద మాగ్నెటోకలోరిక్ ప్రభావాన్ని చూపుతుంది. ఇది మరింత ప్రభావవంతమైన మరియు సర్దుబాటు చేయగల క్యూరీ ఉష్ణోగ్రత కలిగిన Gd మిశ్రమ లోహాలను తయారు చేయడానికి ఆసక్తిని కలిగించింది. Gd5(Si_{x}Ge_{1−x})4లో, క్యూరీ ఉష్ణోగ్రతను సర్దుబాటు చేయడానికి Si మరియు Ge కూర్పులను మార్చవచ్చు. Gd5(Si_{x}Ge_{1−x})4 వంటి గాడోలినియం ఆధారిత పదార్థాలు, వాటి అధిక క్యూరీ ఉష్ణోగ్రత మరియు భారీ మాగ్నెటో-కలోరిక్ ప్రభావం కారణంగా ప్రస్తుతం అత్యంత ఆశాజనకమైన పదార్థాలుగా ఉన్నాయి. అయస్కాంత శీతలీకరణ సాంప్రదాయ శీతలీకరణ పద్ధతుల కంటే గణనీయమైన సామర్థ్యాన్ని మరియు పర్యావరణ ప్రయోజనాలను అందించగలదు.[5]

సూపర్ కండక్టర్లు

గాడోలినియం బేరియం కాపర్ ఆక్సైడ్ (GdBCO) ఒక సూపర్ కండక్టర్.[34][35][36] దీనిని విండ్ టర్బైన్లలోని సూపర్ కండక్టింగ్ మోటార్లు లేదా జనరేటర్లలో ఉపయోగిస్తారు.[37] దీనిని అత్యంత విస్తృతంగా పరిశోధించబడిన క్యూప్రేట్ హై-టెంపరేచర్ సూపర్ కండక్టర్, యిట్రియం బేరియం కాపర్ ఆక్సైడ్ (YBCO) మాదిరిగానే తయారు చేయవచ్చు మరియు ఇది సారూప్య రసాయన కూర్పును (GdBa2Cu3O_{7−δ}) కలిగి ఉంటుంది.[38] 2014లో, రెండు GdBCO బల్క్‌లలో 17.6T క్షేత్రాన్ని బంధించడం ద్వారా, బల్క్ హై-టెంపరేచర్ సూపర్ కండక్టివిటీలో అత్యధిక ట్రాప్డ్ మాగ్నెటిక్ ఫీల్డ్ కోసం ఇది ప్రపంచ రికార్డును నెలకొల్పింది.[39][40]

ఆస్తమా చికిత్స

ఆస్తమాలో ఊపిరితిత్తుల కణజాలం మచ్చపడకుండా నిరోధించడానికి గాడోలినియంను ఒక సంభావ్య చికిత్సగా పరిశోధిస్తున్నారు. ఎలుకలలో దీని సానుకూల ప్రభావం గమనించబడింది.[41]

నిచ్ మరియు గత అప్లికేషన్లు

సూపర్ నోవా పేలుళ్లను గుర్తించడానికి జపాన్ యొక్క సూపర్-కమియోకాండే డిటెక్టర్‌లో యాంటీన్యూట్రినో గుర్తింపు కోసం గాడోలినియంను ఉపయోగిస్తారు. డిటెక్టర్‌లోని అత్యంత స్వచ్ఛమైన నీటిలో ప్రోటాన్ల ద్వారా యాంటీన్యూట్రినో శోషణ వల్ల ఏర్పడే తక్కువ-శక్తి న్యూట్రాన్లు గాడోలినియం కేంద్రకాలచే బంధించబడతాయి. తదనంతరం ఇవి గామా కిరణాలను విడుదల చేస్తాయి, ఇవి యాంటీన్యూట్రినో సంతకంలో భాగంగా గుర్తించబడతాయి.[42]

గాడోలినియం గాలియం గార్నెట్ (GGG, Gd3Ga5O12)ను నకిలీ వజ్రాల కోసం మరియు కంప్యూటర్ బబుల్ మెమరీ కోసం ఉపయోగించేవారు.[43]

భద్రత

ప్రధాన వ్యాసం: MRI contrast agent, Nephrogenic systemic fibrosis

422[44]

స్వేచ్ఛా అయాన్‌గా, గాడోలినియం అత్యంత విషపూరితమని నివేదించబడింది, కానీ MRI కాంట్రాస్ట్ ఏజెంట్లు కీలేటెడ్ సమ్మేళనాలు మరియు వీటిని చాలా మంది వ్యక్తులలో ఉపయోగించడానికి సురక్షితమైనవిగా పరిగణిస్తారు. జంతువులలో స్వేచ్ఛా గాడోలినియం అయాన్ల విషపూరితతకు కారణం కాల్షియం-అయాన్ ఛానల్ ఆధారిత ప్రక్రియలతో జోక్యం చేసుకోవడం. 50% ప్రాణాంతక మోతాదు సుమారు 0.34 mmol/kg (IV, ఎలుక)[45] లేదా 100–200 mg/kg. ఎలుకలలో జరిపిన విషపూరిత అధ్యయనాలు, గాడోలినియం యొక్క కీలేషన్ (ఇది దాని ద్రావణీయతను కూడా మెరుగుపరుస్తుంది) స్వేచ్ఛా అయాన్‌తో పోలిస్తే దాని విషపూరితతను 31 రెట్లు తగ్గిస్తుందని చూపుతున్నాయి (అంటే, Gd-కీలేట్ కోసం ప్రాణాంతక మోతాదు 31 రెట్లు పెరుగుతుంది).[46][47][48] అందువల్ల, మానవులలో గాడోలినియం-ఆధారిత కాంట్రాస్ట్ ఏజెంట్ల (GBCAs[49]) క్లినికల్ విషపూరితత కీలేటింగ్ ఏజెంట్ యొక్క బలంపై ఆధారపడి ఉంటుందని నమ్ముతారు; అయితే ఈ పరిశోధన ఇంకా పూర్తి కాలేదు. ప్రపంచవ్యాప్తంగా సుమారు డజను వేర్వేరు Gd-కీలేటెడ్ ఏజెంట్లు MRI కాంట్రాస్ట్ ఏజెంట్లుగా ఆమోదించబడ్డాయి.[50][51][52]

గాడోలినియం-ఆధారిత కాంట్రాస్ట్ ఏజెంట్ల వాడకం వల్ల మెదడు, ఎముక, చర్మం మరియు ఇతర కణజాలాలలో గాడోలినియం నిక్షేపణ జరుగుతుంది, ఇది మూత్రపిండాల పనితీరు, కీలేట్ల నిర్మాణం (లీనియర్ లేదా మాక్రోసైక్లిక్) మరియు ఇచ్చిన మోతాదుపై ఆధారపడి ఉంటుంది.[53] మూత్రపిండాల వైఫల్యం ఉన్న రోగులలో, నెఫ్రోజెనిక్ సిస్టమిక్ ఫైబ్రోసిస్ (NSF)[54] అనే అరుదైన కానీ తీవ్రమైన అనారోగ్యం వచ్చే ప్రమాదం ఉంది, ఇది గాడోలినియం-ఆధారిత కాంట్రాస్ట్ ఏజెంట్ల వాడకం వల్ల సంభవిస్తుంది. ఈ వ్యాధి స్క్లెరోమిక్సెడెమా మరియు కొంతవరకు స్క్లెరోడెర్మాను పోలి ఉంటుంది. కాంట్రాస్ట్ ఏజెంట్ ఇంజెక్ట్ చేసిన నెలల తర్వాత ఇది సంభవించవచ్చు. గాడోలినియం వివిధ రకాల క్యారియర్ అణువుల ద్వారా తీసుకువెళ్ళబడినప్పటికీ, వివిధ కాంట్రాస్ట్ పదార్థాలతో ఇది సంభవించడం వల్ల, దీనికి కారణం గాడోలినియం అని, క్యారియర్ అణువు కాదని నిర్ధారించబడింది. NSF ప్రమాదం కారణంగా, ఎండ్-స్టేజ్ మూత్రపిండ వైఫల్యం ఉన్న ఏ వ్యక్తికైనా ఈ ఏజెంట్లను ఉపయోగించడం సిఫార్సు చేయబడదు, ఎందుకంటే వారికి అత్యవసర డయాలసిస్ అవసరం కావచ్చు.

కెనడియన్ అసోసియేషన్ ఆఫ్ రేడియోలజిస్ట్స్ నుండి ప్రస్తుత మార్గదర్శకాలలో[55] డయాలసిస్ రోగులు గాడోలినియం ఏజెంట్లను అత్యవసరమైనప్పుడు మాత్రమే తీసుకోవాలని మరియు పరీక్ష తర్వాత డయాలసిస్ చేయించుకోవాలని పేర్కొన్నారు. డయాలసిస్ రోగికి కాంట్రాస్ట్-ఎన్‌హాన్స్‌డ్ MRI చేయవలసి వస్తే, కొన్ని అధిక-ప్రమాదకర కాంట్రాస్ట్ ఏజెంట్లను నివారించాలని సిఫార్సు చేయబడింది, కానీ తక్కువ మోతాదును పరిగణనలోకి తీసుకోవాలని కాదు.[55] అమెరికన్ కాలేజ్ ఆఫ్ రేడియాలజీ, జాగ్రత్తా చర్యగా డయాలసిస్‌కు వీలైనంత దగ్గరగా కాంట్రాస్ట్-ఎన్‌హాన్స్‌డ్ MRI పరీక్షలు చేయాలని సిఫార్సు చేస్తుంది, అయితే ఇది NSF అభివృద్ధి చెందే అవకాశాన్ని తగ్గిస్తుందని నిరూపించబడలేదు.[56] జీవితకాలంలో బహుళ మోతాదులు అవసరమయ్యే రోగులు, గర్భిణీ స్త్రీలు, పిల్లలు మరియు ఇన్ఫ్లమేటరీ పరిస్థితులు ఉన్న రోగులలో ఉపయోగించే GBCA రకాన్ని ఎంచుకునేటప్పుడు గాడోలినియం నిలుపుదల సామర్థ్యాన్ని పరిగణనలోకి తీసుకోవాలని FDA సిఫార్సు చేస్తుంది.[57]

అనాఫిలాక్టోయిడ్ ప్రతిచర్యలు అరుదు, ఇవి సుమారు 0.03–0.1% సందర్భాలలో సంభవిస్తాయి.[58]

మానవ వినియోగం వల్ల కలిగే గాడోలినియం కాలుష్యం యొక్క దీర్ఘకాలిక పర్యావరణ ప్రభావాలు కొనసాగుతున్న పరిశోధనలకు సంబంధించిన అంశం.[59][60]

జీవసంబంధిత ఉపయోగం

గాడోలినియంకు తెలిసిన సహజ జీవసంబంధిత పాత్ర ఏదీ లేదు, కానీ దీని సమ్మేళనాలను బయోమెడిసిన్‌లో పరిశోధనా సాధనాలుగా ఉపయోగిస్తారు. Gd(3+) సమ్మేళనాలు MRI కాంట్రాస్ట్ ఏజెంట్లలో భాగాలు.[61] సోడియం లీక్ ఛానల్స్ మరియు స్ట్రెచ్ యాక్టివేటెడ్ అయాన్ ఛానల్స్‌ను నిరోధించడానికి వివిధ అయాన్ ఛానల్ ఎలక్ట్రోఫిజియాలజీ ప్రయోగాలలో దీనిని ఉపయోగిస్తారు.[62] గాడోలినియంను ఇటీవల ఎలక్ట్రాన్ పారామాగ్నెటిక్ రెసొనెన్స్ ద్వారా ప్రోటీన్‌లోని రెండు పాయింట్ల మధ్య దూరాన్ని కొలవడానికి ఉపయోగిస్తున్నారు, ఇది w-బ్యాండ్ (95 GHz) పౌనఃపున్యాల వద్ద EPR సున్నితత్వం కారణంగా గాడోలినియంకు ప్రత్యేకంగా అనుకూలంగా ఉంటుంది.[63]

గమనికలు


ప్రస్తావనలు

[5]

  1. ↑ (1998). "Renal excretion of gadolinium mimicking calculi on non-contrast CT". Pediatric Radiology. 28 (6) 417. doi:10.1007/s002470050374.
  2. ↑ (1992). Gadolinium. Neutron News. 3 (3) 29.
  3. ↑ (జనవరి–ఫిబ్రవరి 2022). Contrast Media's Molecular Architecture. Radiologic Technology. 93 (3) 341.
  4. ↑ (1999). "Rare-earth metals: Is gadolinium really ferromagnetic?". Nature. 401 (6748) 35–36. doi:10.1038/43363.
  5. ↑ 5.0 5.1 5.2 5.3 Gschneidner, K.. (2005). Recent Developments in Magnetocaloric Materials. Reports on Progress in Physics. 68 (6) 1479. doi:10.1088/0034-4885/68/6/R04.
  6. ↑ Suenaga, Kazu. (2003). "Evidence for the Intramolecular Motion of Gd Atoms in a Gd2@C92 Nanopeapod". Nano Letters. 3 (10) 1395. doi:10.1021/nl034621c.
  7. ↑ (జూన్ 2004). "Selective deposition of a gadolinium(III) cluster in a hole opening of single-wall carbon nanohorn". Proceedings of the National Academy of Sciences, USA. 101 (23) 8527–30. doi:10.1073/pnas.0400596101.
  8. ↑ Mark Winter. (1993–2018). Chemical reactions of Gadolinium. The University of Sheffield and WebElements.
  9. ↑ Cotton. (2007). Advanced inorganic chemistry. 1128. Wiley-India. ISBN 978-81-265-1338-3.
  10. ↑ (15 ఫిబ్రవరి 2026). "Expanding the Isotopic Frontier: Seven New Neutron-Rich Rare-Earth Isotopes Observed at RIKEN RI Beam Factory". Journal of the Physical Society of Japan. 95 (2). doi:10.7566/JPSJ.95.024202.
  11. ↑ 11.0 11.1 11.2 (2001-11-05). Quest for double beta decay of 160Gd and Ce isotopes. Nuclear Physics A. 694 (1) 375–391. doi:10.1016/S0375-9474(01)00983-6.
  12. ↑ 12.0 12.1 (2019). "Experimental searches for rare alpha and beta decays". European Physical Journal A. 55 (8) 140–1–140–7. doi:10.1140/epja/i2019-12823-2.
  13. ↑ (1794). Undersokning af en svart tung Stenart ifrån Ytterby Stenbrott i Roslagen. Kongliga Vetenskaps Academiens Nya Handlingar [Royal Academy of Science's New Proceedings]. 15 137–155.
  14. ↑ (1796). Von einer schwarazen, schweren Steinart aus Ytterby Steinbruch in Roslagen in Schweden. Chemische Annalen für die Freunde der Naturlehre, Arzneygelahrtheit, Haushaltungskunst und Manufakturen [Chemical Annals for the Friends of Science, Medicine, Domestic Economy and Manufacture]. 1 313–329.
  15. ↑ (1802). Beiträge zur chemischen Kenntniss der Mineralkörper. 52–79. Heinrich August Rottmann. గడోలిన్ ఒక ఖనిజంలో కొత్త ఖనిజాన్ని ("einer unbekannten Erdart" (తెలియని రకమైన ఖనిజం)) కనుగొన్నందున, దీనిని గతంలో "Ytterbite" అని పిలిచేవారు (ఎందుకంటే ఇది స్వీడన్‌లోని Ytterby పట్టణం సమీపంలో కనుగొనబడింది), క్లాప్రోత్ ఖనిజానికి "Gadolinite" అని పేరు మార్చాలని ప్రతిపాదించారు. p. 54 నుండి: "Herr Gadolin hat also das Verdienst, diese neue Erde im gegenwärtigen Fossil zuerst entdeckt zu haben; weshalb ich auch, mit mehrern Naturforschern, dessen Namen Gadolinit der erstern Benennung Ytterbit vorziehe." (మిస్టర్ గడోలిన్ ఈ ప్రస్తుత శిలలో ఈ కొత్త ఖనిజాన్ని మొదట కనుగొన్న ఘనతను కలిగి ఉన్నారు; అందుకే నేను, ఇతర శాస్త్రవేత్తలతో కలిసి, "gadolinite" అనే పేరును మొదటి పేరు "ytterbite" కంటే ఇష్టపడతాను.) క్లాప్రోత్ 1801లోనే "gadolinite" అనే పేరును ఉపయోగించారు: (1801). Einige Bemerkungen über den Gadolinit, den Chryolith und die Honigsteinsäure. Chemische Annalen für die Freunde der Naturlehre, Arzneygelahrtheit, Haushaltungskunst und Manufakturen [Chemical Annals for the Friends of Science, Medicine, Domestic Economy and Manufacture]. 307–308.
  16. ↑ (2008). Rediscovery of the Elements: Yttrium and Johan Gadolin. The Hexagon. (Spring) 8–11.
  17. ↑ (2015). Rediscovery of the elements: The Rare Earths–The Confusing Years. The Hexagon. 72–77.
  18. ↑ (1956). The discovery of the elements. Journal of Chemical Education.
  19. ↑ Weeks, Mary Elvira. (1932). "The discovery of the elements: XVI. The rare earth elements". Journal of Chemical Education. 9 (10) 1751–1773. doi:10.1021/ed009p1751.
  20. ↑ Félix Trombe. (1935). L'isolement de gadolinium. Comptes Rendus. 200 459–461.
  21. ↑ (1982). "Bijvoetite et lepersonnite, carbonates hydrates d'uranyle et des terres rares de Shinkolobwe, Zaïre". Canadian Mineralogist. 20 231–38.
  22. ↑ Lepersonnite-(Gd): Lepersonnite-(Gd) mineral information and data. Mindat.org.
  23. ↑ (26 ఏప్రిల్ 2023). "Consolidation of Gold and Gadolinium Nanoparticles: An Extra Step towards Improving Cancer Imaging and Therapy". Journal of Nanotheranostics. 4 (2) 127–149. doi:10.3390/jnt4020007.
  24. ↑ National Center for Biotechnology Information. Element Summary for AtomicNumber 64, Gadolinium. PubChem.
  25. ↑ Liney, Gary. (2006). MRI in clinical practice. 13;30. Springer. ISBN 978-1-84628-161-7.
  26. ↑ (2005). "Next generation, high relaxivity gadolinium MRI agents". Bioconjugate Chemistry. 16 (1) 3–8. doi:10.1021/bc049817y.
  27. ↑ Wendler, Ronda (1 డిసెంబర్ 2009) Magnets Guide Stem Cells to Damaged Hearts. Texas Medical Center.
  28. ↑ (మే 2020). "Imaging mechanisms of disease progression in multiple sclerosis: Beyond brain atrophy". Journal of Neuroimaging. 30 (3) 251–266. doi:10.1111/jon.12700.
  29. ↑ Human Metabolome Database: Showing metabocard for Gadolinium (HMDB0041899). hmdb.ca.
  30. ↑ (2005). "Use of gadolinium oxyorthosilicate scintillators in x-ray radiometers". Optical Engineering. 44 016403. doi:10.1117/1.1829713.
  31. ↑ (2017-10-10). Recent progress in multicolor tuning of rare earth-doped gadolinium aluminate phosphors GdAlO3. Optical and Quantum Electronics. 49 (11) 344. doi:10.1007/s11082-017-1158-5.
  32. ↑ Gadolinium-153. Pacific Northwest National Laboratory.
  33. ↑ (1974-05-01). "Amorphous magnetic materials for bubble domain and magneto-optics application". Journal of Electronic Materials. 3 (2) 517–529. doi:10.1007/BF02652955.
  34. ↑ (1 February 2008). "Superconducting properties of Gd-Ba-Cu-O single grains processed from a new, Ba-rich precursor compound". Journal of Physics: Conference Series. 97 (1). doi:10.1088/1742-6596/97/1/012250.
  35. ↑ (1 March 2010). "Top seeded melt growth of Gd–Ba–Cu–O single grain superconductors". Superconductor Science and Technology. 23 (3). doi:10.1088/0953-2048/23/3/034008.
  36. ↑ (2017). "Flux pinning properties of GdBCO bulk through the infiltration and growth process". IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 213 (1). doi:10.1088/1757-899X/213/1/012049.
  37. ↑ Wang, Brian. (22 November 2018). European EcoSwing Builds First Full Scale Superconductor Wind Turbine.
  38. ↑ (1 April 2016). "Melt-growth bulk superconductors and application to an axial-gap-type rotating machine". Superconductor Science and Technology. 29 (4). doi:10.1088/0953-2048/29/4/044005.
  39. ↑ (1 August 2014). "A trapped field of 17.6 T in melt-processed, bulk Gd-Ba-Cu-O reinforced with shrink-fit steel". Superconductor Science and Technology. 27 (8). doi:10.1088/0953-2048/27/8/082001.
  40. ↑ (25 June 2014). Strongest magnetic field trapped in a superconductor.
  41. ↑ Asthma: Scientists find new cause of lung damage – BBC News
  42. ↑ (2022). "First gadolinium loading to Super-Kamiokande". Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 1027. doi:10.1016/j.nima.2021.166248.
  43. ↑ Hammond, C. R. The Elements, in
  44. ↑ Gadolinium 691771. Sigma-Aldrich.
  45. ↑ Bousquet et coll., 1988
  46. ↑ Profil toxicologique des chélates de gadolinium pour l'IRM: où en est-on ?.
  47. ↑ (November 2007). "Biochemical Safety Profiles of Gadolinium-Based Extracellular Contrast Agents and Nephrogenic Systemic Fibrosis". Journal of Magnetic Resonance Imaging. 26 (5) 1190–1197. doi:10.1002/jmri.21135.
  48. ↑ (December 2007). "What nephrologists need to know about gadolinium". Nature Clinical Practice. Nephrology. 3 (12) 654–68. doi:10.1038/ncpneph0660.
  49. ↑ (1 November 2015). Gadolinium Deposition Disease (GDD) in Patients with Normal Renal Function. Gadolinium Toxicity.
  50. ↑ Questions and Answers on Magnetic resonance imaging. International Society for Magnetic Resonance in Medicine.
  51. ↑ Information on Gadolinium-Containing Contrast Agents. US Food and Drug Administration.
  52. ↑ Gray, Theodore (2009). The Elements, Black Dog & Leventhal Publishers, 1-57912-814-9.
  53. ↑ Tweedle, Michael F.. (2021). "Gadolinium Retention in Human Brain, Bone, and Skin". Radiology. 300 (3) 570–571. doi:10.1148/radiol.2021210957.
  54. ↑ (November 2006). "Is there a causal relation between the administration of gadolinium based contrast media and the development of nephrogenic systemic fibrosis (NSF)?". Clinical Radiology. 61 (11) 905–06. doi:10.1016/j.crad.2006.09.003.
  55. ↑ 55.0 55.1 (2018). "Gadolinium-Based Contrast Agents in Kidney Disease: A Comprehensive Review and Clinical Practice Guideline Issued by the Canadian Association of Radiologists". Canadian Journal of Kidney Health and Disease. 5. doi:10.1177/2054358118778573.
  56. ↑ (2010). "ACR Manual on Contrast Media Version 7". American College of Radiology. ISBN 978-1-55903-050-2.
  57. ↑ Center for Drug Evaluation and Research. FDA warns that gadolinium-based contrast agents (GBCAs) are retained in the body; requires new class warnings. www.fda.gov.
  58. ↑ (October 1996). "Adverse reactions to gadolinium contrast media: a review of 36 cases". AJR. American Journal of Roentgenology. 167 (4) 847–49. doi:10.2214/ajr.167.4.8819369.
  59. ↑ (15 September 2018). "Sources, behaviour, and environmental and human health risks of high-technology rare-earth elements as emerging contaminants". The Science of the Total Environment. 636 299–313. doi:10.1016/j.scitotenv.2018.04.235.
  60. ↑ (June 2018). "Gadolinium as a new emerging contaminant of aquatic environments". Environmental Toxicology and Chemistry. 37 (6) 1523–34. doi:10.1002/etc.4116.
  61. ↑ (2021). "Metal Ions in Bio-Imaging Techniques". 39–70. Springer. ISBN 978-3-11-068570-1. doi:10.1515/9783110685701-008.
  62. ↑ (August 2004). "Stretch-activated channels in stretch-induced muscle damage: role in muscular dystrophy". Clinical and Experimental Pharmacology & Physiology. 31 (8) 551–56. doi:10.1111/j.1440-1681.2004.04027.x.
  63. ↑ (October 2018). "High Sensitivity In-Cell EPR Distance Measurements on Proteins using and Optimized Gd(III) Spin Label". The Journal of Physical Chemistry Letters. 9 (20) 6119–23. doi:10.1021/acs.jpclett.8b02663.

బాహ్య లింకులు

gadolinium

మూలం: ఇంగ్లీష్ వికీపీడియాలోని “Gadolinium” వ్యాసానికి అనువాదం. మూల వ్యాసం: https://en.wikipedia.org/wiki/Gadolinium ఈ అనువాదం స్వయంచాలకంగా రూపొందించబడింది.

Retrieved from "https://ltrc.sciwiki.in/index.php?title=గ్యాడోలీనియం&oldid=977"