Global InformationGadolinium information
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| Gadolinium | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Pronunciation | /ˌɡædəˈlɪniəm/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Appearance | silvery white | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Standard atomic weight Ar°(Gd) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Gadolinium in the periodic table | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Atomic number (Z) | 64 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Group | f-block groups (no number) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Period | period 6 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Block | f-block | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Electron configuration | [Xe] 4f7 5d1 6s2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Electrons per shell | 2, 8, 18, 25, 9, 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Physical properties | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Phase at STP | solid | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Melting point | 1585 K (1312 °C, 2394 °F) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Boiling point | 3546 K (3273 °C, 5923 °F) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Density (at 20° C) | 7.899 g/cm3 [3] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| when liquid (at m.p.) | 7.4 g/cm3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Heat of fusion | 10.05 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Heat of vaporization | 301.3 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Molar heat capacity | 37.03 J/(mol·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Vapor pressure (calculated)
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| Atomic properties | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Oxidation states | 0,[4] +1, +2, +3 (a mildly basic oxide) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Electronegativity | Pauling scale: 1.20 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ionization energies |
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| Atomic radius | empirical: 180 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Covalent radius | 196±6 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Other properties | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Natural occurrence | primordial | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Crystal structure | hexagonal close-packed (hcp) (hP2) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Lattice constants |  c = 578.21 pm (at 20 °C)[3] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Thermal expansion | −21.4×10−6/K (at 20 °C) 11.1×10−6/K (at 100 °C)[3][a] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Thermal conductivity | 10.6 W/(m⋅K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Electrical resistivity | α, poly: 1.310 µΩ⋅m | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Magnetic ordering | ferromagnetic–paramagnetic transition at 293.4 K | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Molar magnetic susceptibility | +755000.0×10−6 cm3/mol (300.6 K)[5] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Young's modulus | α form: 54.8 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Shear modulus | α form: 21.8 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Bulk modulus | α form: 37.9 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Speed of sound thin rod | 2680 m/s (at 20 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Poisson ratio | α form: 0.259 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Vickers hardness | 510–950 MPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| CAS Number | 7440-54-2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| History | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Naming | after the mineral gadolinite (itself named after Johan Gadolin) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Discovery | Jean Charles Galissard de Marignac (1880) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| First isolation | Lecoq de Boisbaudran (1886) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Isotopes of gadolinium | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Gadolinium is a chemical element; it has symbol Gd and atomic number 64. Gadolinium is a silvery-white metal when oxidation is removed. It is a malleable and ductile rare-earth element. Gadolinium reacts with atmospheric oxygen or moisture slowly to form a black coating. Gadolinium below its Curie point of 20 °C (68 °F) is ferromagnetic, with an attraction to a magnetic field higher than that of nickel. Above this temperature it is the most paramagnetic element. It is found in nature only in an oxidized form. When separated, it usually has impurities of the other rare earths because of their similar chemical properties.
Gadolinium was discovered in 1880 by Jean Charles de Marignac, who detected its oxide by using spectroscopy. It is named after the mineral gadolinite, one of the minerals in which gadolinium is found, itself named for the Finnish chemist Johan Gadolin. Pure gadolinium was first isolated by the chemist Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran around 1886.
Gadolinium possesses unusual metallurgical properties, to the extent that as little as 1% of gadolinium can significantly improve the workability and resistance to oxidation at high temperatures of iron, chromium, and related metals. Gadolinium as a metal or a salt absorbs neutrons and is, therefore, used sometimes for shielding in neutron radiography and in nuclear reactors.
Like most of the rare earths, gadolinium forms trivalent ions with fluorescent properties, and salts of gadolinium(III) are used as phosphors in various applications.
Gadolinium(III) ions in water-soluble salts are highly toxic to mammals. However, chelated gadolinium(III) compounds prevent the gadolinium(III) from being exposed to the organism, and the majority is excreted by healthy[8] kidneys before it can deposit in tissues. Because of its paramagnetic properties, solutions of chelated organic gadolinium complexes are used as intravenously administered gadolinium-based MRI contrast agents in medical magnetic resonance imaging.
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