ガドリニウム

ガドリニウム (英: gadolinium) は原子番号64の元素。元素記号は Gd。希土類元素の一つ（ランタノイドにも属す）。

性質

銀白色（白色）の金属。常温、常圧で安定な結晶構造は、六方最密充填構造 (HCP)。比重は7.9、融点は1312 °C、沸点は約3000 °C。水にゆっくりと溶け、酸には易溶。安定な原子価は+3価。

ガドリニウムは、最大14個の電子が入る 4f 軌道が、占有可能な電子数の半分にあたる7個の電子で占有されており、7つの不対電子を持つ。そのため、7つの異なる軌道に合成スピン角運動量による磁気モーメントが最大となる。このことからガドリニウム錯体（Gd-DOTA 等）は磁性材料や MRI 検査用の造影剤（T1短縮効果）に利用されている。

3価の陽イオン Gd³⁺ も 4f⁷ の球対称な電子配置を取るため、化合物中の原子価も無色の3価が唯一安定な状態となる。

室温以下で強磁性も示し、そのキュリー点は20 °C (292 K) である。

また、ガドリニウムは中性子吸収断面積が非常に大きいので、原子炉の制御材料などに使われる。

歴史

ジャン・マリニャック (J.C.G.de Marignac) が1880年に発見。語源は、ガドリニウムを分離した鉱石、イットリア鉱石の主成分イットリウムの発見者である、フィンランドの鉱物学者ヨハン・ガドリン (J.Gadolin, 1760-1852) から。

ガドリニウムの化合物

• 酸化ガドリニウム(III) (Gd₂O₃) - ガドリニアとも呼ばれる
• ガドリニウムガリウムガーネット (Gd₃Ga₅O₁₂)

同位体

"「ガドリニウムの同位体」"

• ¹⁵³Gd は、X線吸光光度分析法や骨粗鬆症のための骨密度測定等のX線源として用いられる。
• ¹⁵⁷Gd は、ガドリニウムの同位体の中でも熱中性子に対する吸収断面積が25万4000バーンと極めて高く、中性子捕捉療法の中性子吸収剤としての利用が期待されている。