В честь финского химика

64. Гадолиний — Gadolinium (Gd)

Гадолинит — это минерал, содержащий целый ряд элементов. Главные из них нам уже знакомы. Это — бериллий, железо, кремний, кислород и небольшое количество редкоземельных элементов (церий, иттрий и др.). Черный или зеленовато-черный гадолинит, внешне похожий на асфальт или уголь, вначале назывался иттербитом, по месту своего нахождения в заброшенном карьере вблизи шведского городка Иттерби. Гадолинит — минерал сравнительно редкий, крупнейшие месторождения его находятся в Норвегии и Швеции. Название получил от имени финского профессора химии Ю. Гадолина, впервые исследовавшего этот минерал.

Впервые гадолинит (иттербит) был обнаружен в 1787 г. лейтенантом шведской армии Карлом Аррениусом, коллекционером минералов, любителем химии и минералогии.

Гадолинит оказался минералом, положившим начало длинному ряду исследований, неоднократно приносивших радость успехов и горечь неудач, замечательных достижений и роковых ошибок, истинных открытий и невольных заблуждений. И, безусловно, справедливо писал известный финский минеролог Флинт по адресу гадолинита, что этот минерал сыграл в истории неорганической химии значительно большую роль, чем какой-либо другой.

В 1880 г. в этом минерале швейцарским химиком Ж. Ш. Мариньяком был обнаружен элемент из семейства лантанидов. В 1886 г. новому элементу в память финского химика, члена-корреспондента Петербургской академии наук Ю. Гадолина, было присвоено название гадолиний. В природе гадолиния почти столько же, сколько и свинца, но в отличие от свинца гадолиний весьма рассеян в земной коре.

Несколько лет назад о гадолинии можно было сказать только «не находит применения», и это соответствовало бы истине. Но после первых исследований его свойств обнаружились такие возможности применения, которые открывают необъятные просторы для использования его в технике. Прежде всего перспективное применение гадолиния в виде сплавов для изготовления регулирующих стержней в ядерных реакторах. Величина поперечного захвата у гадолиния очень велика — в 18 раз превышает таковую для кадмия (2500 барн), широко применяемого для регулирования работы атомных реакторов.

До сих пор атомные реакторы, эти мощнейшие источники нейтронного излучения, изолируются многометровыми бетонными стенами, которые можно легко воздвигнуть на земле. Но представить самолет с двигателем весом в одну тысячу тонн пока невозможно. Совсем иной будет картина при наличии больших количеств гадолиния: лист толщиной в несколько сантиметров станет достаточной защитой, и проект автомобиля с атомным двигателем перейдет из рук автора фантастических романов в руки конструктора, механика, токаря, химика, физика.

Однако получение гадолиния в чистом виде трудоемко и стоимость его высока (1 кг окиси гадолиния стоит в США 6000 долларов, такое же количество золота — 1100).

Есть еще одна область техники, тесно связанная с нашим бытом, в которой гадолиний «обещает» совершить настоящую революцию — это получение холода. Теоретическую основу будущих холодильных аппаратов составляют магнитные свойства гадолиния. Соединения гадолиния (сернокислый или хлористый гадолиний), являясь сильно парамагнитными веществами, применяются в научных исследованиях для получения сверхнизких температур. Это достигается довольно оригинальным способом. Соль гадолиния, находящаяся в хорошо изолированном пространстве, заполненном инертным газом, помещается в магнитное поле, в результате соль нагревается, а от нее нагревается газ. Затем газ откачивается, магнитное поле удаляется и соль, таким образом, охлаждается до температуры ниже начальной. Многократное повторение этого цикла ведет к снижению температуры, которая может достигнуть величин, весьма близких к абсолютному нулю.