釓

釓於1880年由馬里納克Charles Galissard de Marignac在日內瓦發現。他早就懷疑Carl Mosander報告的didymium（鐠釹混合物）並不是一種新的元素而是混合物。他的推測被在巴黎的Marc Delafontaine和Paul-Emile Lecoq de Boisbaudran確認了，報告稱它的光譜線會從不同的來源而變化。確實，在1879年他們已經從一些didymium中分離了釤，其是從發現於烏拉爾山脈的鈮釔礦中提取的。在1880年，Marignac從didymium中提取了另一種新的稀土，Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran也在1886年實現了，後者稱它為gadolinium（釓）。

自莫桑德爾先後發現鑭、鉺和鋱以後，各國化學家特別注意從已發現的稀土元素去分離新的元素。在發現釤後的第2年，1880年瑞士科學家馬里納克發現了兩個新元素並分別命名為gamma alpha和gamma beta。後來證實gamma beta和釤是同一元素。1886年布瓦博德朗製得純淨的gamma alpha，並確定它是一種新元素。命名為gadolinium，元素符號Gd。這是為了紀念芬蘭礦物學家加多林（J．Gadonlin）。釓、釤、鐠、釹都是從當時被認為是一種稀土元素的didymium中分離出來的。由於它們的發現，didymium不再被保留。而正是它們的發現打開了發現稀土元素的第三道大門，是發現稀土元素的第三階段。但這僅是完成了第三階段的一半工作。確切的講應該是打開了鈰的大門或完成了鈰的分離，另一半就將是打開釔的大門或是完成釔的分離。

當下世界上已知的稀土礦物及含有稀土元素的礦物有250多種，稀土元素含量較高的礦物有60多種，有工業價值的不到10種。中國稀土資源極其豐富，其特點可概括為：儲量大、品種全、有價值的元素含量高、分佈廣。中國稀土的工業儲量（按氧化物計）是國外稀土工業儲量的2.2倍。國外稀土資源集中在美國、印度、巴西、澳大利亞和蘇聯等國，工業儲量（按氧化物計）為701.11萬噸。

釓為銀白色金屬，有延展性，熔點1313°C，沸點3273°C，密度7.901g/m³。釓在室温下有磁性。釓在乾燥空氣中比較穩定，在濕空氣中失去光澤；釓有最高的熱中子俘獲面，可用作反應堆控制材料和防護材料；用釓鹽經磁化製冷可獲得接近絕對零度的超低温。1880年，瑞士的馬裏格納克將“釤”分離成兩個元素，其中一個由索裏特證實是釤元素，另一個元素得到波依斯包德萊的研究確認，1886年，馬裏格納克為了紀念釔元素的發現者，研究稀土的先驅荷蘭化學家加多林（Gado Linium），將這個新元素命名為釓。釓在現代技術革新中將起重要作用。

CAS號：7440-54-2

元素名稱：釓

元素在太陽中的含量（ppm）：0.002

元素在海水中的含量（ppm）：太平洋表面 0.0000006

地殼中含量（ppm）：7.7

元素原子量：157.25

主要氧化態：+2，+3

晶體結構：晶胞為六方晶胞。

晶胞參數：

a = 363.6pm

b = 363.6pm

c = 578.26pm

α = 90°

β = 90°

γ = 120°

維氏硬度：570MPa

聲音在其中的傳播速率：（m/s）2680

電離能(kJ/mol)：

M - M⁺ 592.5

M⁺ - M²⁺ 1167

M²⁺ - M³⁺ 1990

M³⁺ - M⁴⁺ 4250

相對原子質量：157.25

電負性： 1.2

外圍電子層排布：4f⁷5d¹6s²

核外電子排布：2，8，18，25，9，2

核電荷數：64

單質密度：7.901g/cm3

單質熔點：1313℃

單質沸點：3273℃

原子半徑：2.54埃

離子半徑：0.938(+3)埃

共價半徑：1.61埃

體積彈性模量Gpa：37.9

原子化焓kJ/mol @25℃：352

熱容J/(mol·K)：37.03

導電性10⁶/(cm·Ω)：0.00736

導熱係數W/(m·K)：10.6

熔化熱(kJ/mol)：10.050

汽化熱(kJ/mol)：359.40

元素在宇宙中的含量(ppm)：0.002

原子體積(cm³/mol)：19.9

能與水緩慢反應；溶於酸形成相應的鹽。

元素用途：常用作原子反應堆中吸收中子的材料。也用於微波技術、彩色電視機的熒光粉。

在潮濕的空氣中變晦暗。溶於酸，不溶於水。氧化物為白色粉狀。鹽類無色。有良好的超導電性能、高磁矩及室温居里點等特殊性能。釓有以下同位素：¹⁵²Gd、¹⁵⁴Gd~¹⁵⁸Gd、¹⁶⁰Gd。

釓的重要性質是7個軌道上每個軌道有一個電子，是稀土元素中最大數的不成對電子。依存這個不成對電子的磁力矩最大，可以期待這個特性能夠被有效利用。

在醫療應用方面，釓-二乙烯二胺五醋酸（DTPA）的絡合物，正好可以像X射線造影劑鋇那樣，作為MRI（磁共振成像診斷）的畫面濃淡的調節劑來使用。也就是利用釓周圍的水受到釓原子核磁場力矩的影響，顯示出和沒有受到影響的水性質不同這一點，使用對照畫面，有利於病情的診斷 ^[2]  。

工業領域：已經為人所熟知的被稱為磁冷凍的工業技術，就是將受到磁場作用變為磁鐵時發熱，撤掉磁場磁性消失時吸熱的性質用於冷卻的利用。可以製造小型高效的製冷器。

在磁泡記憶裝置中，使用釓-鉀-石榴石作為媒體物質。磁泡記憶就是在物質的垂直方向上加上磁場，使其變成了圓筒狀的磁場，把磁場加強，不久就產生這個磁場消失的現象。利用磁泡記憶裝置可以存儲信息，一般被用於信息收藏。

釓的其他用途是與鋱和鏑一樣用於光纖、光盤。光磁記錄是用光來代替磁讀取磁化處和未被磁化處，具有高密度，可改寫記錄的特徵。

核能領域：在原子能工業中，利用銪和釓的同位素的中子吸收截面大的特性，作輕水堆和快中子增殖堆的控制棒和中子吸收劑 ^[3]  。

利用釓是所有元素中對熱中子強烈反應的特點，除用於原子反應堆的控制外，還可以將不可見中子用釓吸收並使之發光，作為在X線膠捲上感光的熒光化劑使用。 ^[4] 

它的主要用途有：

（1）其水溶性順磁絡合物在醫療上可提高人體的核磁共振（NMR）成像信號 ^[5]  。

（2）其硫氧化物可用作特殊亮度的示波管和X射線熒光屏的基質柵網。

（3）在釓鎵石榴石中的釓對於磁泡記憶存儲器是理想的單基片。

（4）在無Camot循環限制時，可用作固態磁致冷介質。

（5）用作控制核電站的連鎖反應級別的抑制劑，以保證核反應的安全。

（6）用作釤鈷磁體的添加劑，以保證性能不隨温度而變化。

另外，氧化釓與鑭一起使用，有助於玻璃化區域的變化和提高玻璃的熱穩定性。氧化釓還可用於製造電容器、X射線增感屏。在世界上正在努力開發釓及其合金在磁致冷方面的應用，現已取得突破性進展，室温下采用超導磁體、金屬釓或其合金為致冷介質的磁冰箱已經問世。

釓，源自硅鈹釓礦石。可由氟化釓GdF₃·2H₂O用鈣還原而製得 ^[6]  。