गैडोलीनियम: Difference between revisions
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गैडोलिनियम Gd [[परमाणु संख्या]] 64 | गैडोलिनियम Gd [[परमाणु संख्या]] 64 एक [[रासायनिक तत्व]] है। ऑक्सीकरण हटा दिए जाने पर गैडोलिनियम एक सफेद-चांदी धातु है, यह थोड़ा [[निंदनीय]] और नमनीय [[दुर्लभ-पृथ्वी तत्व]] है। गैडोलिनियम काली परत बनाने के लिए धीरे-धीरे वायुमंडलीय [[ऑक्सीजन]] या नमी के साथ प्रतिक्रिया करता है। गैडोलीनियम अपने [[क्यूरी बिंदु]] के नीचे {{convert|20|C}} [[ लोह चुंबकत्व | लोह चुंबकत्व]] है, जिसमें [[निकल|निकेल]] की तुलना में अधिक चुंबकीय क्षेत्र का आकर्षण होता है। इस तापमान से ऊपर यह सर्वाधिक [[अनुचुंबकत्व]] तत्व है, यह प्रकृति में केवल ऑक्सीकृत रूप में पाया जाता है। जब अलग किया जाता है, तो इसमें सामान्यतौर पर उनके समान रासायनिक गुणों के कारण अन्य दुर्लभ-पृथ्वी की अशुद्धियाँ होती हैं। | ||
गैडोलिनियम की खोज 1880 में [[जीन-चार्ल्स गैलिसार्ड डी मरिग्नाक|जीन-चार्ल्स डी मरिग्नाक]] ने की थी, जिन्होंने स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग करके इसके ऑक्साइड का पता लगाया था। इसका नाम खनिज गैडोलिनिट के नाम पर रखा गया है, यह उन खनिजों में से एक है जिसमें [[गैडोलीनियम]] पाया जाता है, जिसका नाम फ़िनिश रसायनज्ञ [[जोहान गैडोलिन]] के नाम पर रखा गया है। शुद्ध गैडोलीनियम को पहली बार 1886 के आसपास रसायनज्ञ पॉल-एमिल लेकोक डी बोइसबॉड्रन द्वारा अलग किया गया था। | गैडोलिनियम की खोज 1880 में [[जीन-चार्ल्स गैलिसार्ड डी मरिग्नाक|जीन-चार्ल्स डी मरिग्नाक]] ने की थी, जिन्होंने स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग करके इसके ऑक्साइड का पता लगाया था। इसका नाम खनिज गैडोलिनिट के नाम पर रखा गया है, यह उन खनिजों में से एक है जिसमें [[गैडोलीनियम]] पाया जाता है, जिसका नाम फ़िनिश रसायनज्ञ [[जोहान गैडोलिन]] के नाम पर रखा गया है। शुद्ध गैडोलीनियम को पहली बार 1886 के आसपास रसायनज्ञ पॉल-एमिल लेकोक डी बोइसबॉड्रन द्वारा अलग किया गया था। | ||
गैडोलिनियम में असामान्य धातुकर्म गुण होते हैं, इस हद तक कि गैडोलिनियम का 1% जितना | गैडोलिनियम में असामान्य धातुकर्म गुण होते हैं, इस हद तक कि गैडोलिनियम का 1% जितना लोहा, [[क्रोमियम]] और संबंधित धातुओं के उच्च तापमान पर [[ऑक्सीकरण]] के लिए कार्य क्षमता और प्रतिरोध में काफी सुधार कर सकता है। गैडोलिनियम एक धातु या नमक के रूप में [[न्यूट्रॉन]] को अवशोषित करता है इसलिए, कभी-कभी न्यूट्रॉन [[ रेडियोग्राफ़ |रेडियोग्राफी]] और परमाणु रिएक्टरों में परिरक्षण के लिए उपयोग किया जाता है। | ||
अधिकांश दुर्लभ पृथ्वी की तरह गैडोलिनियम फ्लोरोसेंट गुणों के साथ [[त्रिसंयोजक]] आयन बनाता है और गैडोलिनियम (III) के लवण विभिन्न अनुप्रयोगों में फॉस्फोर के रूप में उपयोग किए जाते हैं। | अधिकांश दुर्लभ पृथ्वी की तरह गैडोलिनियम फ्लोरोसेंट गुणों के साथ [[त्रिसंयोजक]] आयन बनाता है और गैडोलिनियम (III) के लवण विभिन्न अनुप्रयोगों में फॉस्फोर के रूप में उपयोग किए जाते हैं। | ||
पानी में घुलनशील लवणों में गैडोलिनियम (III) आयन स्तनधारियों के लिए अत्यधिक विषैले होते हैं हालांकि, [[केलेशन]] गैडोलिनियम (III) यौगिक गैडोलीनियम (III) को जीव के संपर्क में आने से रोकते हैं और ऊतकों में जमा होने से पहले अधिकांश स्वस्थ <ref>Donnelly, L., Nelson, R. Renal excretion of gadolinium mimicking calculi on non-contrast CT. ''Pediatric Radiology'' '''28''', 417 (1998). https://doi.org/10.1007/s002470050374</ref> गुर्दे द्वारा उत्सर्जित होते हैं। इसके अनुचुंबकीय गुणों के कारण चिकित्सा चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग में कीलेटेड[[ कार्बनिक रसायन विज्ञान | कार्बनिक]] गैडोलिनियम परिसरों के समाधान | पानी में घुलनशील लवणों में गैडोलिनियम (III) आयन स्तनधारियों के लिए अत्यधिक विषैले होते हैं हालांकि, [[केलेशन]] गैडोलिनियम (III) यौगिक गैडोलीनियम (III) को जीव के संपर्क में आने से रोकते हैं और ऊतकों में जमा होने से पहले अधिकांश स्वस्थ <ref>Donnelly, L., Nelson, R. Renal excretion of gadolinium mimicking calculi on non-contrast CT. ''Pediatric Radiology'' '''28''', 417 (1998). https://doi.org/10.1007/s002470050374</ref> गुर्दे द्वारा उत्सर्जित होते हैं। इसके अनुचुंबकीय गुणों के कारण चिकित्सा चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग में कीलेटेड[[ कार्बनिक रसायन विज्ञान | कार्बनिक]] गैडोलिनियम परिसरों के समाधान के उपयोग में अंतः शिरा प्रशासित गैडोलीनियम-आधारित एमआरआई (MRI) विषमता प्रतिनिधियों के रूप में किया जाता है। मस्तिष्क, हृदय की मांसपेशियों, [[किडनी|गुर्दे]], अन्य अंगों और त्वचा के ऊतकों में अलग-अलग मात्रा में जमा मुख्य रूप से [[अल्ट्राफिल्ट्रेशन (किडनी)|अल्ट्राफिल्ट्रेशन (गुर्दे)]] के कार्य चेलेट्स की संरचना (रैखिक या मैक्रोसाइक्लिक) और प्रशासित आहार पर निर्भर करता है। | ||
== विशेषताएं == | == विशेषताएं == | ||
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गैडोलिनियम [[लैंथेनाइड]] श्रृंखला का आठवां सदस्य है। [[आवर्त सारणी]] में यह [[ युरोपियम |युरोपियम]] के बाईं ओर और [[टर्बियम]] के दाईं ओर और [[एक्टिनाइड]] [[ अदालत |क्यूरियम]] के ऊपर तत्वों के बीच दिखाई देता है। यह सफेद-चांदी आघातवर्धनीयता, [[लचीलापन|नमनीय]] दुर्लभ-पृथ्वी तत्व है। इसके 64 इलेक्ट्रॉन [Xe]4f <sup>7</sup>5d<sup>16s<sup>2 के विन्यास में व्यवस्थित किया गया है,</sup> जिनमें से दस 4f, 5d और 6s संयोजी इलेक्ट्रॉन हैं। | गैडोलिनियम [[लैंथेनाइड]] श्रृंखला का आठवां सदस्य है। [[आवर्त सारणी]] में यह [[ युरोपियम |युरोपियम]] के बाईं ओर और [[टर्बियम]] के दाईं ओर और [[एक्टिनाइड]] [[ अदालत |क्यूरियम]] के ऊपर तत्वों के बीच दिखाई देता है। यह सफेद-चांदी आघातवर्धनीयता, [[लचीलापन|नमनीय]] दुर्लभ-पृथ्वी तत्व है। इसके 64 इलेक्ट्रॉन [Xe]4f <sup>7</sup>5d<sup>16s<sup>2 के विन्यास में व्यवस्थित किया गया है,</sup> जिनमें से दस 4f, 5d और 6s संयोजी इलेक्ट्रॉन हैं। | ||
अन्य धातुओं की तरह लैंथेनाइड श्रृंखला में अधिकांश तीन इलेक्ट्रॉन सामान्य तौर पर[[ रासायनिक संयोजन इलेक्ट्रॉन | संयोजन इलेक्ट्रॉनों]] के रूप में उपलब्ध होते | अन्य धातुओं की तरह लैंथेनाइड श्रृंखला में अधिकांश तीन इलेक्ट्रॉन सामान्य तौर पर[[ रासायनिक संयोजन इलेक्ट्रॉन | संयोजन इलेक्ट्रॉनों]] के रूप में उपलब्ध होते हैं, शेष 4f इलेक्ट्रॉन बहुत मजबूती से बंधे हुए हैं, इसका कारण यह है कि 4f ग्रहपथ इलेक्ट्रॉनों के निष्क्रिय क्सीनन अन्तर्भाग के माध्यम से नाभिक में सबसे अधिक प्रवेश करते हैं, इसके बाद 5d और 6s में होते हैं और यह उच्च आयनिक आवेश के साथ बढ़ता है। गैडोलिनियम कमरे के {{convert|1235|C}} से ऊपर के तापमान पर षट्कोण संवृत-परिपूर्ण α-रूप में क्रिस्टलीकृत होता है, यह अपने β-रूप में बनता या रूपांतरित होता है, जिसमें शरीर-केंद्रित घन संरचना होती है।<ref name="Greenwood" /> | ||
[[आइसोटोप]] गैडोलीनियम-157 में किसी भी स्थिर न्यूक्लाइड के बीच उच्चतम [[थर्मल न्यूट्रॉन|थर्मल]] [[न्यूट्रॉन कैप्चर|न्यूट्रॉन अधिकृत]] क्रॉस-सेक्शन लगभग 259,000 बार्न (यूनिट) हैं। केवल क्सीनन-135 में उच्च [[न्यूट्रॉन कैप्चर|अधिकृत]] क्रॉस-सेक्शन | [[आइसोटोप]] गैडोलीनियम-157 में किसी भी स्थिर न्यूक्लाइड के बीच उच्चतम [[थर्मल न्यूट्रॉन|थर्मल]] [[न्यूट्रॉन कैप्चर|न्यूट्रॉन अधिकृत]] क्रॉस-सेक्शन लगभग 259,000 बार्न (यूनिट) हैं। केवल क्सीनन-135 में उच्च [[न्यूट्रॉन कैप्चर|अधिकृत]] क्रॉस-सेक्शन लगभग 2.0 मिलियन बार्न हैं, लेकिन यह आइसोटोप [[रेडियोधर्मी]] है।<ref name="barn">{{cite journal |url= https://www.ncnr.nist.gov/resources/n-lengths/elements/gd.html |title= गैडोलीनियम|access-date= 6 June 2009 |journal= Neutron News |volume= 3 |issue= 3 |date= 1992 |page= 29}}</ref> | ||
माना जाता है कि गैडोलिनियम {{convert|20|C}}<ref name="CRC2" />से कम तापमान पर फेरोमैग्नेटिक होता है [8] और इस तापमान से ऊपर | माना जाता है कि गैडोलिनियम {{convert|20|C}}<ref name="CRC2" />से कम तापमान पर फेरोमैग्नेटिक होता है [8] और इस तापमान से अत्यधिक ऊपर अनुचुंबकीय होता है। यह इस बात के सबूत हैं कि गैडोलिनियम {{convert|20|C}} से कम फेरोमैग्नेटिक के बजाय एक कुंडलित प्रतिलौह चुंबकत्व होता हैं।<ref name="CoeySkumryev1999">{{cite journal |vauthors= Coey JM, Skumryev V, Gallagher K |journal=Nature |volume=401 |issue=6748 |year=1999 |pages=35–36|issn=0028-0836|doi=10.1038/43363 |title= Rare-earth metals: Is gadolinium really ferromagnetic?|bibcode=1999Natur.401...35C|s2cid=4383791 }}</ref> गैडोलीनियम एक मैग्नेटोकलोरिक प्रशीतन प्रभाव प्रर्दशित करता है, मैग्नेटोकलोरिक प्रभाव जिससे चुंबकीय क्षेत्र में प्रवेश करने पर इसका तापमान बढ़ जाता है और चुंबकीय क्षेत्र छोड़ने पर घट जाता है। यौगिक Gd5(Si1-xGex)4 में लगभग 00 [[केल्विन]] तक उच्च तापमान पर एग्नेटोकलोरिक प्रभाव देखा जाता है।<ref name="r27" /> | ||
अलग-अलग गैडोलीनियम परमाणुओं को [[फुलरीन]] अणुओं में संपुटित करके अलग किया जा सकता है, जहां उन्हें एक [[संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप|संचरण इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदशंक यंत्र]] के साथ देखा जा सकता है।<ref>{{cite journal |doi= 10.1021/nl034621c |title= Evidence for the Intramolecular Motion of Gd Atoms in a Gd<sub>2</sub>@C<sub>92</sub> Nanopeapod |date= 2003 |author= Suenaga, Kazu |journal= Nano Letters |volume= 3 |pages= 1395 |first2= Risa |first3= Takashi |first4= Toshiya |first5= Hisanori |first6= Sumio |last2= Taniguchi |last3= Shimada |last4= Okazaki |last5= Shinohara |last6= Iijima|bibcode= 2003NanoL...3.1395S |issue= 10}}</ref> व्यक्तिगत Gd परमाणु और छोटे Gd समूह [[कार्बन नैनोट्यूब]] में सम्मिलित किए जा सकते हैं।<ref>{{cite journal |vauthors= Hashimoto A, Yorimitsu H, Ajima K, Suenaga K, Isobe H, Miyawaki J, Yudasaka M, Iijima S, Nakamura E |title= एकल-दीवार कार्बन नैनोहॉर्न के एक छेद के उद्घाटन में गैडोलिनियम (III) क्लस्टर का चयनात्मक निक्षेपण|journal= Proceedings of the National Academy of Sciences, USA |volume= 101 |issue= 23 |pages= 8527–30 |date= June 2004 |pmid= 15163794 |pmc= 423227 |doi= 10.1073/pnas.0400596101 |bibcode= 2004PNAS..101.8527H|doi-access= free }}</ref> | अलग-अलग गैडोलीनियम परमाणुओं को [[फुलरीन]] अणुओं में संपुटित करके अलग किया जा सकता है, जहां उन्हें एक [[संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप|संचरण इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदशंक यंत्र]] के साथ देखा जा सकता है।<ref>{{cite journal |doi= 10.1021/nl034621c |title= Evidence for the Intramolecular Motion of Gd Atoms in a Gd<sub>2</sub>@C<sub>92</sub> Nanopeapod |date= 2003 |author= Suenaga, Kazu |journal= Nano Letters |volume= 3 |pages= 1395 |first2= Risa |first3= Takashi |first4= Toshiya |first5= Hisanori |first6= Sumio |last2= Taniguchi |last3= Shimada |last4= Okazaki |last5= Shinohara |last6= Iijima|bibcode= 2003NanoL...3.1395S |issue= 10}}</ref> व्यक्तिगत Gd परमाणु और छोटे Gd समूह [[कार्बन नैनोट्यूब]] में सम्मिलित किए जा सकते हैं।<ref>{{cite journal |vauthors= Hashimoto A, Yorimitsu H, Ajima K, Suenaga K, Isobe H, Miyawaki J, Yudasaka M, Iijima S, Nakamura E |title= एकल-दीवार कार्बन नैनोहॉर्न के एक छेद के उद्घाटन में गैडोलिनियम (III) क्लस्टर का चयनात्मक निक्षेपण|journal= Proceedings of the National Academy of Sciences, USA |volume= 101 |issue= 23 |pages= 8527–30 |date= June 2004 |pmid= 15163794 |pmc= 423227 |doi= 10.1073/pnas.0400596101 |bibcode= 2004PNAS..101.8527H|doi-access= free }}</ref> | ||
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=== रासायनिक गुण === | === रासायनिक गुण === | ||
{{Category see also|यह भी देखें: श्रेणी:गैडोलीनियम यौगिक}} | {{Category see also|यह भी देखें: श्रेणी:गैडोलीनियम यौगिक}} | ||
Gd(III) यौगिक बनाने के लिए गैडोलिनियम अधिकांश तत्वों के साथ जुड़ता है। यह | Gd(III) यौगिक बनाने के लिए गैडोलिनियम अधिकांश तत्वों के साथ जुड़ता है। यह उच्च तापमान पर नाइट्रोजन, कार्बन, सल्फर, फॉस्फोरस, बोरोन, सेलेनियम, सिलिकॉन और [[ हरताल | आर्सेनिक]] के साथ मिलकर द्विआधारी यौगिक बनाता है।<ref name="Wiberg">{{Holleman&Wiberg}}</ref> | ||
अन्य दुर्लभ-पृथ्वी तत्वों के विपरीत धात्विक गैडोलीनियम शुष्क हवा में अपेक्षाकृत स्थिर होता | अन्य दुर्लभ-पृथ्वी तत्वों के विपरीत धात्विक गैडोलीनियम शुष्क हवा में अपेक्षाकृत स्थिर होता है, हालांकि यह नम हवा में जल्दी से धूमिल हो जाता है, जिससे शिथिल-पालन करने वाला गैडोलिनियम (III) ऑक्साइड (Gd<sub>2</sub>O<sub>3</sub>)का निर्माण करता है: | ||
: 4 Gd + 3 O2 → 2 Gd2O3 | : 4 Gd + 3 O2 → 2 Gd2O3 | ||
जो | जो अधिकतर सतह को ऑक्सीकरण के लिए उजागर करता है। | ||
गैडोलीनियम | गैडोलीनियम मजबूती को कम करने वाला प्रतिनिधि है, जो कई धातुओं के ऑक्साइड को उनके तत्वों में कम कर देता है। गैडोलिनियम काफी विद्युत-धनात्मक है, ठंडे पानी के साथ धीरे-धीरे प्रतिक्रिया करता है और गर्म पानी के साथ [[गैडोलिनियम (III) हाइड्रॉक्साइड]] (GdOH<sub>3</sub>)बनाने के लिए बहुत जल्दी प्रतिक्रिया करता है: | ||
: 2 Gd + 6 H2O → 2 Gd(OH)3 + 3 H2. | : 2 Gd + 6 H2O → 2 Gd(OH)3 + 3 H2. | ||
गैडोलीनियम धातु पर रंगहीन Gd(III) आयन युक्त घोल बनाने के लिए | गैडोलीनियम धातु पर रंगहीन Gd(III) आयन युक्त घोल बनाने के लिए जलमिश्रित सल्फ्यूरिक अम्ल द्वारा आसानी से आक्षेप किया जाता है, जो [Gd(H<sub>2O</sub>)<sub>9</sub>]<sup>3+</sup> परिसरों के रूप में उपस्थित होता है:<ref>{{cite web |url= https://www.webelements.com/gadolinium/chemistry.html |title= गैडोलिनियम की रासायनिक प्रतिक्रियाएँ|date= 1993–2018|author= Mark Winter|publisher= The University of Sheffield and WebElements |access-date=6 June 2009}}</ref> | ||
: 2 Gd + 3 H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> + 18 H<sub>2</sub>O → 2 [Gd(H<sub>2</sub>O)<sub>9</sub>]<sup>3+</sup> + 3 SO2− 4 + 3 H<sub>2</sub>. | : 2 Gd + 3 H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> + 18 H<sub>2</sub>O → 2 [Gd(H<sub>2</sub>O)<sub>9</sub>]<sup>3+</sup> + 3 SO2− 4 + 3 H<sub>2</sub>. | ||
==== रासायनिक यौगिक ==== | ==== रासायनिक यौगिक ==== | ||
इसके अधिकांश यौगिकों में कई [[दुर्लभ-पृथ्वी धातु]]ओं की तरह गैडोलीनियम [[ऑक्सीकरण अवस्था]] +3 को अपनाता | इसके अधिकांश यौगिकों में कई [[दुर्लभ-पृथ्वी धातु]]ओं की तरह गैडोलीनियम [[ऑक्सीकरण अवस्था]] +3 को अपनाता है, हालांकि गैडोलीनियम 0, +1 और +2 ऑक्सीकरण राज्यों में दुर्लभ फंक्शनों पर पाया जा सकता है सभी चार ट्राइहैलाइड ज्ञात हैं, आयोडाइड को छोड़कर सभी सफेद होते हैं। सामान्य हैलाइड्स का सामना गैडोलिनियम (III) क्लोराइड (GdCl<sub>3</sub>), गैडोलिनियम (III) नाइट्रेट जैसे लवण देने के लिए ऑक्साइड अम्ल में घुल जाता है। | ||
गैडोलिनियम (III) अधिकांश लैंथेनाइड आयनों की तरह उच्च [[समन्वय संख्या]] वाले परिसरों का निर्माण करता हैं। इस प्रवृत्ति को चीलेटिंग एजेंट [[DOTA (चेलेटर)]], एक ऑक्टा[[ denticity ]] आख्यान के उपयोग द्वारा चित्रित किया गया | गैडोलिनियम (III) अधिकांश लैंथेनाइड आयनों की तरह उच्च [[समन्वय संख्या]] वाले परिसरों का निर्माण करता हैं। इस प्रवृत्ति को चीलेटिंग एजेंट [[DOTA (चेलेटर)]], एक ऑक्टा [[ denticity | दंत चिकित्सा]] आख्यान के उपयोग द्वारा चित्रित किया गया है, Gd (DOTA) के लवण चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग में उपयोगी होते हैं। विभिन्न प्रकार के संबंधित कीलेट परिसरों को विकसित किया गया है जिसमें [[गैडोडायमाइड]] भी सम्मिलित है। | ||
घटे हुए गैडोलीनियम यौगिकों को | घटे हुए गैडोलीनियम यौगिकों को विशेष रूप से ठोस अवस्था में जाना | ||
जाता है, गैडोलिनियम (II) हलाइड्स को [[टैंटलम]] पात्रों में धात्विक Gd की उपस्थिति में Gd(III) हलाइड्स को गर्म करके प्राप्त किया जाता है। गैडोलिनियम सेस्क्विक्लोराइड Gd2Cl3 भी बनाता है, जिसे {{convert|800|C}} पर विश्लेषण करके GdCl में कम किया जा सकता है। यह गैडोलीनियम (I) क्लोराइड स्तरित ग्रेफाइट जैसी संरचना के साथ प्लेटलेट्स बनाता है।<ref>{{cite book |page=1128 |url=https://books.google.com/books?id=U3MWRONWAmMC&pg=PA1128 |title= उन्नत अकार्बनिक रसायन|edition= 6th |author= Cotton |publisher= Wiley-India |date= 2007 |isbn= 978-81-265-1338-3}}</ref> | |||
=== | === आइसोटोप === | ||
{{Main|मुख्य लेख: गैडोलीनियम के | {{Main|मुख्य लेख: गैडोलीनियम के आइसोटोप}} | ||
गैडोलीनियम | प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले गैडोलीनियम छह स्थिर आइसोटोप <sup>154</sup>Gd, <sup>155</sup>Gd, <sup>156</sup>Gd, <sup>157</sup>Gd, <sup>158</sup>Gd और <sup>160</sup>Gd से बना होता है और एक [[ रेडियो आइसोटोप |रेडियो आइसोटोप]] <sup>152</sup>Gd से बना है, जिसमें आइसोटोप<sup>158</sup>Gd सबसे प्रचुर मात्रा में (24.8% प्राकृतिक प्रचुरता) है। <sup>160</sup>Gd के अनुमानित दोहरे बीटा क्षय को कभी नहीं देखा गया है (1.3×1021 से अधिक के आधे जीवन पर एक प्रयोगात्मक निम्न सीमा को मापा गया है<ref name="DBD">{{cite journal|author=Danevich, F.A.|display-authors=etal|title=Quest for double beta decay of <sup>160</sup>Gd and Ce isotopes|journal=Nucl. Phys. A|volume=694|issue=1|pages=375–91|date=2001|doi=10.1016/S0375-9474(01)00983-6|bibcode=2001NuPhA.694..375D|arxiv= nucl-ex/0011020|s2cid=11874988}}</ref>। | ||
सबसे प्रचुर मात्रा में स्थिर आइसोटोप से कम परमाणु द्रव्यमान वाले आइसोटोप <sup>158</sup>Gd मुख्य रूप से यूरोपियम के | गैडोलीनियम के तैंतीस रेडियोआइसोटोप देखे गए हैं, जिनमें सबसे अधिक स्थिर<sup>152</sup>Gd (स्वाभाविक रूप से उत्पन्न) लगभग 1.08×10<sup>14</sup> वर्ष का आधा जीवन और <sup>150</sup>Gd, 1.79×10<sup>6</sup> वर्ष का आधा जीवन है। शेष सभी रेडियोधर्मी आइसोटोपों का आधा जीवन 75 वर्ष से कम है, इनमें से अधिकांश का आधा जीवन 25 सेकंड से कम है। गैडोलिनियम आइसोटोप में चार मेटास्टेबल [[परमाणु आइसोमर|आइसोमर्स]] होते हैं, जिनमें सबसे अधिक स्थिर <sup>143m</sup>Gd (t<sub>1/2</sub>= 110 सेकंड), <sup>145m</sup> Gd (t<sub>1/2</sub>= 85 सेकंड) और <sup>141m</sup>Gd (t<sub>1/2</sub>= 24.5 सेकंड) होता हैं। | ||
सबसे प्रचुर मात्रा में स्थिर आइसोटोप से कम परमाणु द्रव्यमान वाले आइसोटोप <sup>158</sup>Gd मुख्य रूप से यूरोपियम के आइसोटोप में इलेक्ट्रॉन अभिग्रहण द्वारा क्षय होता है। उच्च परमाणु द्रव्यमान पर प्राथमिक [[क्षय मोड]] [[बीटा क्षय]] है और प्राथमिक उत्पाद टेरबियम के आइसोटोप हैं। | |||
== इतिहास == | == इतिहास == | ||
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== घटना == | == घटना == | ||
[[File:Gadolinitas.jpg|thumb|गैडोलीनियम]]गैडोलिनियम कई | [[File:Gadolinitas.jpg|thumb|गैडोलीनियम]]गैडोलिनियम कई खनिज जैसे [[ monazite | मोनाजाइट]] और बास्टनासाइट में एक घटक है, धातु स्वाभाविक रूप से उपस्थित होने के लिए बहुत प्रतिक्रियाशील है। विरोधाभासी रूप से जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, खनिज गैडोलिनिट वास्तव में इस तत्व का केवल निशान होता है, पृथ्वी की पपड़ी में प्रचुरता लगभग 6.2 mg/kg है।<ref name="Greenwood" />मुख्य खनन क्षेत्र चीन, अमेरिका, ब्राजील, श्रीलंका, भारत और ऑस्ट्रेलिया में हैं जहां भंडार दस लाख टन से अधिक होने की उम्मीद है। शुद्ध गैडोलीनियम का विश्व उत्पादन लगभग 400 टन प्रति वर्ष हैं, आवश्यक गैडोलीनियम एकमात्र ज्ञात खनिज लेपर्सोनाइट-(Gd) बहुत दुर्लभ है।<ref>Deliens, M. and Piret, P. (1982). "Bijvoetite et lepersonnite, carbonates hydrates d'uranyle et des terres rares de Shinkolobwe, Zaïre". ''Canadian Mineralogist'' '''20''', 231–38</ref><ref>{{cite web|url=https://www.mindat.org/min-2378.html |title=Lepersonnite-(Gd): Lepersonnite-(Gd) mineral information and data |website=Mindat.org |access-date=4 March 2016}}</ref> | ||
== उत्पादन == | == उत्पादन == | ||
गैडोलीनियम का उत्पादन मोनाज़ाइट और बास्टनासाइट दोनों से होता है। | गैडोलीनियम का उत्पादन मोनाज़ाइट और बास्टनासाइट दोनों से होता है। | ||
# | # टूटे हुए खनिजों को [[हाइड्रोक्लोरिक एसिड|हाइड्रोक्लोरिक अम्ल]] या सल्फ्यूरिक अम्ल के साथ निकाला जाता है, जो अघुलनशील ऑक्साइड को घुलनशील क्लोराइड या सल्फेट में परिवर्तित करता है। | ||
# अम्लीय फिल्ट्रेट्स को आंशिक रूप से कास्टिक सोडा | # अम्लीय फिल्ट्रेट्स को आंशिक रूप से कास्टिक सोडा pH 3–4 तक बेअसर हो जाते है। [[थोरियम]] इसके हाइड्रॉक्साइड के रूप में अवक्षेपित होता है फिर इसे हटा दिया जाता है। | ||
# रेयर अर्थ को उनके अघुलनशील [[ऑक्सालेट]] में बदलने के लिए शेष घोल को [[अमोनियम ऑक्सालेट]] से उपचारित किया जाता | # रेयर अर्थ को उनके अघुलनशील [[ऑक्सालेट]] में बदलने के लिए शेष घोल को [[अमोनियम ऑक्सालेट]] से उपचारित किया जाता है, गर्म करने पर ऑक्सलेट ऑक्साइड में बदल जाते हैं। | ||
# ऑक्साइड [[नाइट्रिक एसिड]] में घुल जाते हैं जो मुख्य घटकों में से | # ऑक्साइड [[नाइट्रिक एसिड]] में घुल जाते हैं जो मुख्य घटकों में से [[मोम|सेरियम]] को बाहर कर देता है, जिसका ऑक्साइड HNO<sub>3 में अघुलनशील होता है।</sub> | ||
# गैडोलीनियम, [[समैरियम]] और यूरोपियम के दोहरे लवणों के | # गैडोलीनियम, [[समैरियम]] और यूरोपियम के दोहरे लवणों के रिएक्टरक्रिस्टलीकृत मिश्रण का उत्पादन करने के लिए घोल को [[मैग्नीशियम नाइट्रेट]] के साथ उपचारित किया जाता है। | ||
# [[आयन विनिमय]] क्रोमैटोग्राफी द्वारा लवणों को अलग किया जाता है। | # [[आयन विनिमय]] क्रोमैटोग्राफी द्वारा लवणों को अलग किया जाता है। | ||
# इसके बाद रेयर-अर्थ आयनों को एक उपयुक्त जटिल एजेंट द्वारा चुनिंदा रूप से धोया जाता है।<ref name="Greenwood" /> | # इसके बाद रेयर-अर्थ आयनों को एक उपयुक्त जटिल एजेंट द्वारा चुनिंदा रूप से धोया जाता है।<ref name="Greenwood" /> | ||
आर्गन वातावरण में लावण {{convert|1450|C}} पर कैल्शियम के साथ गर्म करके गैडोलिनियम धातु | आर्गन वातावरण में लावण {{convert|1450|C}} पर कैल्शियम के साथ गर्म करके गैडोलिनियम धातु ऑक्साइड या लवण से प्राप्त की जाती है। कम दबाव 1,312 °C (2,394 °F) (Gd का द्रवण-विंदु) से कम तापमान पर उपयुक्त धातु के साथ पिघले हुए GdCl3 को कम करके स्पंज गैडोलीनियम का उत्पादन किया जा सकता है।<ref name="Greenwood" /> | ||
== अनुप्रयोग ==<!--few real apps described below--> | == अनुप्रयोग ==<!--few real apps described below--> | ||
गैडोलिनियम का | गैडोलिनियम का बड़े स्तर पर अनुप्रयोग नहीं है, लेकिन इसके कई विशिष्ट उपयोग हैं। | ||
=== न्यूट्रॉन अवशोषक === | === न्यूट्रॉन अवशोषक === | ||
गैडोलिनियम में एक उच्च न्यूट्रॉन क्रॉस-सेक्शन है, यह [[न्यूट्रॉन रेडियोग्राफी]] और [[परमाणु रिएक्टर|परमाणु | गैडोलिनियम में एक उच्च न्यूट्रॉन क्रॉस-सेक्शन है, यह [[न्यूट्रॉन रेडियोग्राफी]] और [[परमाणु रिएक्टर|परमाणु रिएक्टरों]] के परिरक्षण में उपयोग के लिए प्रभावी है। यह कुछ परमाणु में एक द्वितीयक आपातकालीन शट-डाउन उपाय विशेष रूप से [[जब रिएक्टर|CANDU रिएक्टर]] प्रकार के रूप में प्रयोग किया जाता है।<ref name="Greenwood" />गैडोलिनियम का उपयोग [[परमाणु समुद्री प्रणोदन]] प्रणालियों में ज्वलनशील जहर के रूप में किया जाता है, Gadolinium-157 का उपयोग न्यूट्रॉन चिकित्साविधान में ट्यूमर को लक्षित करने के लिए किया जाता है।{{citation needed|date=March 2023}} | ||
=== मिश्र === | === मिश्र === | ||
गैडोलिनियम में असामान्य धातुकर्म गुण होते हैं, गैडोलिनियम 1% के रूप में कम से कम उच्च तापमान और ऑक्सीकरण के लिए लोहे, क्रोमियम और संबंधित [[मिश्र धातु]]ओं की कार्य क्षमता और प्रतिरोध में सुधार | गैडोलिनियम में असामान्य धातुकर्म गुण होते हैं, गैडोलिनियम 1% के रूप में कम से कम उच्च तापमान और ऑक्सीकरण के लिए लोहे, क्रोमियम और संबंधित [[मिश्र धातु]]ओं की कार्य क्षमता और प्रतिरोध में सुधार करता है।<ref>{{Cite web|last=National Center for Biotechnology Information|title=Element Summary for AtomicNumber 64, Gadolinium|url=https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/element/Gadolinium#section=Uses|url-status=live|access-date=25 October 2021|website=PubChem}}</ref> | ||
===चुंबकीय विषमता घटक=== | ===चुंबकीय विषमता घटक=== | ||
गैडोलिनियम {{convert|20|C}}के फेरोमैग्नेटिक क्यूरी बिंदु के साथ कमरे के तापमान पर पैरामैग्नेटिक है। <ref name="CRC2">{{RubberBible86th|page=4.122}}</ref> पैरामैग्नेटिक आयन जैसे गैडोलिनियम, [[ परमाणु स्पिन |परमाणु स्पिन]] शिथिलता दर बढ़ाते हैं, गैडोलिनियम को चुम्बकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) के लिए [[एमआरआई कंट्रास्ट एजेंट|एमआरआई विषमता प्रतिनिधि]] के रूप में उपयोगी बनाते हैं। चिकित्सा और [[चुंबकीय अनुनाद एंजियोग्राफी]] (MRA) प्रक्रियाओं में छवियों को बढ़ाने के लिए अंतःशिरा विपरीत प्रतिनिधि के रूप में किया जाता | गैडोलिनियम {{convert|20|C}}के फेरोमैग्नेटिक क्यूरी बिंदु के साथ कमरे के तापमान पर पैरामैग्नेटिक है। <ref name="CRC2">{{RubberBible86th|page=4.122}}</ref> पैरामैग्नेटिक आयन जैसे गैडोलिनियम, [[ परमाणु स्पिन |परमाणु स्पिन]] शिथिलता दर बढ़ाते हैं, गैडोलिनियम को चुम्बकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) के लिए [[एमआरआई कंट्रास्ट एजेंट|एमआरआई विषमता प्रतिनिधि]] के रूप में उपयोगी बनाते हैं। चिकित्सा और [[चुंबकीय अनुनाद एंजियोग्राफी]] (MRA) प्रक्रियाओं में छवियों को बढ़ाने के लिए अंतःशिरा विपरीत प्रतिनिधि के रूप में किया जाता है, [[मैग्नेविस्ट]] सबसे व्यापक उदाहरण है।<ref>{{cite book |pages=13;30|url= https://books.google.com/books?id=xpCffxNrCXYC&pg=PA13 |title= नैदानिक अभ्यास में एमआरआई|author=Liney, Gary |publisher=Springer |date= 2006 |isbn= 978-1-84628-161-7}}</ref><ref>{{cite journal |vauthors= Raymond KN, Pierre VC |title= अगली पीढ़ी, उच्च शिथिलता गैडोलिनियम एमआरआई एजेंट|journal= Bioconjugate Chemistry |volume= 16 |issue= 1 |pages= 3–8 |date= 2005 |pmid= 15656568 |doi= 10.1021/bc049817y }}</ref> गैडोलिनियम से भरे नैनोट्यूब [[gadonanotube|जिन्हें "गैडोनैनोट्यूब"]] कहा जाता है, सामान्य गैडोलिनियम की तुलना में 40 गुना अधिक प्रभावी होते हैं।<ref>Wendler, Ronda (1 December 2009) [https://web.archive.org/web/20110728091851/http://www.texasmedicalcenter.org/root/en/TMCServices/News/2009/12-01/Magnets+Guide+Stem+Cells+to+Damaged+Hearts.htm Magnets Guide Stem Cells to Damaged Hearts]. Texas Medical Center.</ref> पारंपरिक गैडोलीनियम-आधारित विषमता प्रतिनिधि लक्षित नहीं होते हैं, सामान्य तौर पर इंजेक्शन के बाद पूरे शरीर में वितरित होते हैं, लेकिन रक्त-मस्तिष्क की बाधा को पार नहीं करते हैं। [[ मस्तिष्क ट्यूमर |मस्तिष्क ट्यूमर]] और अन्य विकार जो रक्त-मस्तिष्क बाधा को कम करते हैं, इन प्रतिनिधि को मस्तिष्क में प्रवेश करने की अनुमति देते हैं और कंट्रास्ट-एन्हांस्ड [[एमआरआई]] द्वारा उनकी पहचान की सुविधा प्रदान करते हैं। इसी तरह [[उपास्थि]] के विलंबित गैडोलीनियम-वर्धित चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग एक [[आयनिक यौगिक]] एजेंट का उपयोग करता हैं, मूल रूप से मैग्नेविस्ट जिसे [[इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण]] के आधार पर स्वस्थ उपास्थि से बाहर रखा गया है, लेकिन [[पुराने ऑस्टियोआर्थराइटिस]] जैसे रोगों में प्रोटीओग्लाइकेन-डेप्लेटेड उपास्थि में प्रवेश करेगा। | ||
=== फास्फोरस === | === फास्फोरस === | ||
गैडोलिनियम का उपयोग मेडिकल इमेजिंग में फॉस्फोर के रूप में किया जाता है, यह बहुलक आव्यूह में निलंबित [[एक्स-रे]] संसूचकों की फॉस्फोर परत में निहित है। फॉस्फर परत पर टर्बियम-डोप्ड [[गैडोलिनियम ऑक्सीसल्फ़ाइड]] (Gd<sub>2</sub>O<sub>2</sub>S:Tb) स्रोत से निकलने वाली एक्स-रे को प्रकाश में परिवर्तित करता है। Tb<sup>3+</sup> की उपस्थिति के कारण 540 nm पर हरे रंग का प्रकाश उत्सर्जन करती है, जो इमेजिंग गुणवत्ता बढ़ाने के लिए बहुत उपयोगी है। Gd का ऊर्जा रूपांतरण 20% तक है, जिसका अर्थ है कि फॉस्फोर परत से टकराने वाली एक्स-रे ऊर्जा का पांचवां हिस्सा दृश्यमान फोटॉन में परिवर्तित किया जा सकता है।{{citation needed|date=March 2023}} गैडोलिनियम ऑक्सीऑर्थोसिलिकेट (Gd<sub>2</sub>SiO<sub>5</sub>, GSO सामान्यतौर पर डोप किया गया 0.1–1.0% Ce) एक एकल क्रिस्टल है जिसका उपयोग मेडिकल इमेजिंग जैसे कि [[पोजीट्रान एमिशन टोमोग्राफी]] और न्यूट्रॉन का पता लगाने के लिए | गैडोलिनियम का उपयोग मेडिकल इमेजिंग में फॉस्फोर के रूप में किया जाता है, यह बहुलक आव्यूह में निलंबित [[एक्स-रे]] संसूचकों की फॉस्फोर परत में निहित है। फॉस्फर परत पर टर्बियम-डोप्ड [[गैडोलिनियम ऑक्सीसल्फ़ाइड]] (Gd<sub>2</sub>O<sub>2</sub>S:Tb) स्रोत से निकलने वाली एक्स-रे को प्रकाश में परिवर्तित करता है। Tb<sup>3+</sup> की उपस्थिति के कारण 540 nm पर हरे रंग का प्रकाश उत्सर्जन करती है, जो इमेजिंग गुणवत्ता बढ़ाने के लिए बहुत उपयोगी है। Gd का ऊर्जा रूपांतरण 20% तक है, जिसका अर्थ है कि फॉस्फोर परत से टकराने वाली एक्स-रे ऊर्जा का पांचवां हिस्सा दृश्यमान फोटॉन में परिवर्तित किया जा सकता है।{{citation needed|date=March 2023}} गैडोलिनियम ऑक्सीऑर्थोसिलिकेट (Gd<sub>2</sub>SiO<sub>5</sub>, GSO सामान्यतौर पर डोप किया गया 0.1–1.0% Ce) एक एकल क्रिस्टल है जिसका उपयोग मेडिकल इमेजिंग जैसे कि [[पोजीट्रान एमिशन टोमोग्राफी]] और न्यूट्रॉन का पता लगाने के लिए [[सिंटिलेटर]] के रूप में किया जाता है।<ref>{{cite journal|doi= 10.1117/1.1829713|title= एक्स-रे रेडियोमीटर में गैडोलिनियम ऑक्सीऑर्थोसिलिकेट सिंटिलेटर्स का उपयोग|date= 2005 |vauthors= Ryzhikov VD, Grinev BV, Pirogov EN, Onyshchenko GM, Bondar VG, Katrunov KA, Kostyukevich SA |journal= Optical Engineering|volume= 44|pages= 016403|bibcode= 2005OptEn..44a6403R}}</ref> | ||
गैडोलीनियम यौगिकों का उपयोग रंगीन टीवी ट्यूबों | गैडोलीनियम यौगिकों का उपयोग रंगीन टीवी ट्यूबों में हरे फॉस्फोर को बनाने के लिए भी किया जाता है।<ref>{{Cite journal |last1=Sajwan |first1=Reena K. |last2=Tiwari |first2=Samit |last3=Harshit |first3=Tulika |last4=Singh |first4=Ajaya Kumar |date=2017-10-10 |title=Recent progress in multicolor tuning of rare earth-doped gadolinium aluminate phosphors GdAlO3 |url=https://www.researchgate.net/publication/320308564 |journal=Optical and Quantum Electronics |language=en |volume=49 |issue=11 |pages=344 |doi=10.1007/s11082-017-1158-5 |s2cid=254897308 |issn=1572-817X}}</ref> | ||
===गामा किरण उत्सर्जक=== | ===गामा किरण उत्सर्जक=== | ||
गैडोलीनियम-153 का उत्पादन महत्वपूर्ण यूरोपियम या समृद्ध गैडोलीनियम लक्ष्य से परमाणु | गैडोलीनियम-153 का उत्पादन महत्वपूर्ण यूरोपियम या समृद्ध गैडोलीनियम लक्ष्य से परमाणु रिएक्टर में किया जाता है। इसका आधा जीवन {{val|240|10}} दिन है, 41 keV और 102 keV के उच्च शिखर के साथ [[गामा विकिरण]] उत्सर्जित करता है। इसका उपयोग कई गुणवत्ता-आश्वासन अनुप्रयोगों में किया जाता है, जैसे कि रेखा स्रोत और अंशांकन छाया यह सुनिश्चित करने के लिए कि परमाणु-चिकित्सा इमेजिंग सिस्टम सही ढंग से काम करते हैं और रोगी के अंदर रेडियोआइसोटोप वितरण की उपयोगी छवियां उत्पन्न करते हैं।<ref name="gd153">{{cite web |url=http://radioisotopes.pnl.gov/gadolinium.stm |title=Gadolinium-153 |publisher=Pacific Northwest National Laboratory |access-date=6 June 2009 |url-status=dead |archive-url=https://web.archive.org/web/20090527014921/http://radioisotopes.pnl.gov/gadolinium.stm |archive-date=27 May 2009 }}</ref> इसका उपयोग एक्स-रे अवशोषण माप में गामा-रे स्रोत के रूप में और [[ऑस्टियोपोरोसिस]] स्क्रीनिंग के लिए [[अस्थि घनत्व गेज]] में भी किया जाता है।{{citation needed|date=March 2023}} | ||
===इलेक्ट्रॉनिक और प्रकाशीय उपकरण === | ===इलेक्ट्रॉनिक और प्रकाशीय उपकरण === | ||
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===ईंधन सेल में [[इलेक्ट्रोलाइट]]=== | ===ईंधन सेल में [[इलेक्ट्रोलाइट]]=== | ||
गैडोलिनियम | गैडोलिनियम सालिड ऑक्साइड फ्यूल सेल (SOFCs) में इलेक्ट्रोलाइट के रूप में भी काम कर सकता है। सेरियम ऑक्साइड ([[गैडोलिनियम-डोप्ड सेरिया]] के रूप में) जैसी सामग्रियों के लिए गैडोलिनियम को डोपेंट के रूप में उपयोग करने से उच्च [[आयनिक चालकता (ठोस अवस्था)|आयनिक प्रवाहकत्त्व]] और कम परिचालन तापमान वाले इलेक्ट्रोलाइट मिलते हैं। | ||
=== [[चुंबकीय प्रशीतन]] === | === [[चुंबकीय प्रशीतन]] === | ||
कमरे के तापमान | कमरे के तापमान पर चुंबकीय प्रशीतन पर अनुसंधान किया जा रहा है, जो परंपरागत प्रशीतन विधियों पर महत्वपूर्ण दक्षता और पर्यावरणीय लाभ प्रदान कर सकता है। गैडोलीनियम-आधारित सामग्री जैसे Gd<sub>5</sub>(Si<sub>''x''</sub>Ge<sub>1−''x''</sub>)<sub>4</sub> अपने उच्च क्यूरी तापमान और विशाल मैग्नेटोकलोरिक प्रभाव के कारण वर्तमान में सबसे आशाजनक सामग्री हैं। शुद्ध Gd स्वयं {{convert|20|C}}के क्यूरी तापमान पर एक बड़े मैग्नेटोकलोरिक प्रभाव को प्रदर्शित करता है और इसने Gd मिश्र धातुओं के उत्पादन में बड़े प्रभाव और ट्यून करने योग्य क्यूरी तापमान में रुचि दिखाई हैं। <sub>Gd5(Si''x''Ge1−''x'')4</sub> क्यूरी तापमान को समायोजित करने के लिए Si और Ge संयोजनों को बदला जा सकता हैं।<ref name="r27" /> | ||
=== सुपरकंडक्टर === | === सुपरकंडक्टर === | ||
गैडोलिनियम बेरियम कॉपर ऑक्साइड (GdBCO) एक सुपरकंडक्टर है<ref>{{Cite journal|last1=Shi|first1=Y|last2=Babu|first2=N Hari|last3=Iida|first3=K|last4=Cardwell|first4=D A|date=1 February 2008|title=Gd-Ba-Cu-O सिंगल ग्रेन के सुपरकंडक्टिंग गुण एक नए, बा-रिच अग्रदूत यौगिक से संसाधित होते हैं|journal=Journal of Physics: Conference Series|volume=97|issue=1|pages=012250|doi=10.1088/1742-6596/97/1/012250|issn=1742-6596|bibcode=2008JPhCS..97a2250S|doi-access=free}}</ref><ref>{{Cite journal|last1=Cardwell|first1=D A|last2=Shi|first2=Y-H|last3=Hari Babu|first3=N|last4=Pathak|first4=S K|last5=Dennis|first5=A R|last6=Iida|first6=K|date=1 March 2010|title=Top seeded melt growth of Gd–Ba–Cu–O single grain superconductors|journal=Superconductor Science and Technology|volume=23|issue=3|pages=034008|doi=10.1088/0953-2048/23/3/034008|issn=0953-2048|bibcode=2010SuScT..23c4008C|s2cid=121381965 }}</ref><ref>{{Cite journal|last1=Zhang|first1=Y F|last2=Wang|first2=J J|last3=Zhang|first3=X J|last4=Pan|first4=C Y|last5=Zhou|first5=W L|last6=Xu|first6=Y|last7=Liu|first7=Y S|last8=Izumi|first8=M|date=2017|title=घुसपैठ और विकास प्रक्रिया के माध्यम से GdBCO बल्क के फ्लक्स पिनिंग गुण|journal=IOP Conference Series: Materials Science and Engineering|volume=213|issue=1|pages=012049|doi=10.1088/1757-899X/213/1/012049|issn=1757-8981|bibcode=2017MS&E..213a2049Z|doi-access=free}}</ref> सुपरकंडक्टिंग मोटर्स या उत्पादक जैसे पवन टर्बाइनों में अनुप्रयोगों के साथ<ref>{{Cite web|url=https://www.nextbigfuture.com/2018/11/european-ecoswing-builds-first-full-scale-superconductor-wind-turbine.html|title=यूरोपियन इकोस्विंग ने बनाया पहला फुल स्केल सुपरकंडक्टर विंड टर्बाइन|last=Wang|first=Brian|date=22 November 2018}}</ref> उसी तरह से निर्मित किया जा सकता है जिस तरह से सबसे व्यापक रूप से शोध किए गए कप्रेट उच्च तापमान सुपरकंडक्टर [[येट्रियम बेरियम कॉपर ऑक्साइड]] (YBCO) और | गैडोलिनियम बेरियम कॉपर ऑक्साइड (GdBCO) एक सुपरकंडक्टर है<ref>{{Cite journal|last1=Shi|first1=Y|last2=Babu|first2=N Hari|last3=Iida|first3=K|last4=Cardwell|first4=D A|date=1 February 2008|title=Gd-Ba-Cu-O सिंगल ग्रेन के सुपरकंडक्टिंग गुण एक नए, बा-रिच अग्रदूत यौगिक से संसाधित होते हैं|journal=Journal of Physics: Conference Series|volume=97|issue=1|pages=012250|doi=10.1088/1742-6596/97/1/012250|issn=1742-6596|bibcode=2008JPhCS..97a2250S|doi-access=free}}</ref><ref>{{Cite journal|last1=Cardwell|first1=D A|last2=Shi|first2=Y-H|last3=Hari Babu|first3=N|last4=Pathak|first4=S K|last5=Dennis|first5=A R|last6=Iida|first6=K|date=1 March 2010|title=Top seeded melt growth of Gd–Ba–Cu–O single grain superconductors|journal=Superconductor Science and Technology|volume=23|issue=3|pages=034008|doi=10.1088/0953-2048/23/3/034008|issn=0953-2048|bibcode=2010SuScT..23c4008C|s2cid=121381965 }}</ref><ref>{{Cite journal|last1=Zhang|first1=Y F|last2=Wang|first2=J J|last3=Zhang|first3=X J|last4=Pan|first4=C Y|last5=Zhou|first5=W L|last6=Xu|first6=Y|last7=Liu|first7=Y S|last8=Izumi|first8=M|date=2017|title=घुसपैठ और विकास प्रक्रिया के माध्यम से GdBCO बल्क के फ्लक्स पिनिंग गुण|journal=IOP Conference Series: Materials Science and Engineering|volume=213|issue=1|pages=012049|doi=10.1088/1757-899X/213/1/012049|issn=1757-8981|bibcode=2017MS&E..213a2049Z|doi-access=free}}</ref> सुपरकंडक्टिंग मोटर्स या उत्पादक जैसे पवन टर्बाइनों में अनुप्रयोगों के साथ<ref>{{Cite web|url=https://www.nextbigfuture.com/2018/11/european-ecoswing-builds-first-full-scale-superconductor-wind-turbine.html|title=यूरोपियन इकोस्विंग ने बनाया पहला फुल स्केल सुपरकंडक्टर विंड टर्बाइन|last=Wang|first=Brian|date=22 November 2018}}</ref> उसी तरह से निर्मित किया जा सकता है जिस तरह से सबसे व्यापक रूप से शोध किए गए कप्रेट उच्च तापमान सुपरकंडक्टर [[येट्रियम बेरियम कॉपर ऑक्साइड]] (YBCO) और समान रासायनिक संरचना (GdBa) का उपयोग करता है (GdBa<sub>2</sub>Cu<sub>3</sub>O<sub>7−''δ''</sub> )<ref>{{Cite journal|last1=Zhang|first1=Yufeng|last2=Zhou|first2=Difan|last3=Ida|first3=Tetsuya|last4=Miki|first4=Motohiro|last5=Izumi|first5=Mitsuru|date=1 April 2016|title=मेल्ट-ग्रोथ बल्क सुपरकंडक्टर्स और एक एक्सियल-गैप-टाइप रोटेटिंग मशीन के लिए अनुप्रयोग|journal=Superconductor Science and Technology|volume=29|issue=4|pages=044005|doi=10.1088/0953-2048/29/4/044005|issn=0953-2048|bibcode=2016SuScT..29d4005Z|s2cid=124770013 }}</ref> इसका उपयोग 2014 में बल्क उच्च तापमान सुपरकंडक्टर में उच्चतम फंसे हुए चुंबकीय क्षेत्र के लिए एक नया विश्व रिकॉर्ड स्थापित करने के लिए किया गया था, जिसमें 17.6T का क्षेत्र दो GdBCO बल्क के भीतर फंसा हुआ था।<ref>{{Cite journal|last1=Durrell|first1=J H|last2=Dennis|first2=A R|last3=Jaroszynski|first3=J|last4=Ainslie|first4=M D|last5=Palmer|first5=K G B|last6=Shi|first6=Y-H|last7=Campbell|first7=A M|last8=Hull|first8=J|last9=Strasik|first9=M|date=1 August 2014|title=A trapped field of 17.6 T in melt-processed, bulk Gd-Ba-Cu-O reinforced with shrink-fit steel|journal=Superconductor Science and Technology|volume=27|issue=8|pages=082001|doi=10.1088/0953-2048/27/8/082001|issn=0953-2048|bibcode=2014SuScT..27h2001D|arxiv=1406.0686|s2cid=4890081}}</ref><ref>{{Cite web|url=https://www.guinnessworldrecords.com/world-records/439929-strongest-magnetic-field-trapped-in-a-superconductor/|title=सुपरकंडक्टर में सबसे मजबूत चुंबकीय क्षेत्र फंसा हुआ है|access-date=15 August 2019}}</ref> | ||
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मुक्त आयन के रूप में गैडोलिनियम को ज्यादातर अत्यधिक विषैला बताया जाता है, लेकिन एमआरआई विषमता प्रतिनिधि चेलेटेड यौगिक होते हैं और अधिकांश व्यक्तियों में उपयोग किए जाने के लिए पर्याप्त सुरक्षित माने जाते हैं। जानवरों में मुक्त गैडोलीनियम आयनों की विषाक्तता कैल्शियम-आयन चैनल पर निर्भर कई प्रक्रियाओं के हस्तक्षेप के कारण होती है। 50% घातक खुराक लगभग 0.34 mmol/kg (IV, माउस)<ref>Bousquet et coll., 1988</ref> या 100–200 mg/kg हैं। कृन्तकों में विषाक्तता के अध्ययन से पता चलता है कि गैडोलिनियम (जो इसकी घुलनशीलता में भी सुधार करता है) का केलेशन मुक्त आयन के संबंध में इसकी विषाक्तता को 31 गुना कम कर देता है (यानी Gd-केलेट के लिए घातक खुराक 31 गुना बढ़ जाती है)<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>{{Cite journal|last1=Ersoy|first1=Hale|last2=Rybicki|first2=Frank J.|date=November 2007|title=गैडोलीनियम-आधारित एक्स्ट्रासेलुलर कंट्रास्ट एजेंट और नेफ्रोजेनिक सिस्टमिक फाइब्रोसिस की जैव रासायनिक सुरक्षा प्रोफाइल|journal=Journal of Magnetic Resonance Imaging |volume=26|issue=5|pages=1190–1197|doi=10.1002/jmri.21135|issn=1053-1807|pmc=2709982|pmid=17969161}}</ref><ref>{{cite journal |vauthors= Penfield JG, Reilly RF |title= गैडोलिनियम के बारे में नेफ्रोलॉजिस्ट को क्या पता होना चाहिए|journal= Nature Clinical Practice. Nephrology |volume= 3 |issue= 12 |pages= 654–68 |date= December 2007 |pmid= 18033225 |doi= 10.1038/ncpneph0660 |s2cid= 22435496 }}</ref> इसलिए यह माना जाता है कि गैडोलीनियम-आधारित विषमता प्रतिनिधियों (GBCAs<ref name="GDD">{{cite web|url=https://gadoliniumtoxicity.com/tag/gadolinium-deposition-disease/|title=सामान्य गुर्दे समारोह वाले मरीजों में गैडोलिनियम जमाव रोग (जीडीडी)।|date=1 November 2015|website=Gadolinium Toxicity|access-date=3 February 2016}}</ref>) मनुष्यों में कीलेटिंग प्रतिनिधि की ताकत पर निर्भर करेगा हालाँकि यह शोध अभी भी पूरा नहीं हुआ है।{{When|date=August 2016}} दुनिया भर में लगभग एक दर्जन विभिन्न Gd कीलेटिंग प्रतिनिधियों को MRI विषमता प्रतिनिधियों के रूप में अनुमोदित किया गया है।<ref>{{cite web |url= http://www.ismrm.org/special/EMEA2.pdf |archive-url=https://web.archive.org/web/20071129121817/http://www.ismrm.org/special/EMEA2.pdf |archive-date=2007-11-29 |url-status=live|title= चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग पर प्रश्न और उत्तर|access-date= 6 June 2009|work=International Society for Magnetic Resonance in Medicine}}</ref><ref>{{cite web|title=गैडोलीनियम युक्त कंट्रास्ट एजेंटों पर जानकारी|url=https://www.fda.gov/Cder/Drug/infopage/gcca/default.htm |work=US Food and Drug Administration |url-status=dead |archive-url=https://web.archive.org/web/20080906211904/https://www.fda.gov/Cder/Drug/infopage/gcca/default.htm |archive-date=6 September 2008}}</ref><ref name="Gray">Gray, Theodore (2009). ''The Elements'', Black Dog & Leventhal Publishers, {{ISBN|1-57912-814-9}}.</ref> | |||
गुर्दे की विफलता वाले रोगियों में [[नेफ्रोजेनिक प्रणालीगत फाइब्रोसिस|नेफ्रोजेनिक सिस्टमिक फाइब्रोसिस]] (NSF) नामक एक दुर्लभ लेकिन गंभीर बीमारी का खतरा होता है,<ref>{{cite journal |vauthors= Thomsen HS, Morcos SK, Dawson P |title= Is there a causal relation between the administration of gadolinium based contrast media and the development of nephrogenic systemic fibrosis (NSF)? |journal= Clinical Radiology |volume= 61 |issue= 11 |pages= 905–06 |date= November 2006 |pmid= 17018301 |doi= 10.1016/j.crad.2006.09.003 }}</ref> यह गैडोलीनियम आधारित विषमता प्रतिनिधियों के उपयोग के कारण होता | गुर्दे की विफलता वाले रोगियों में [[नेफ्रोजेनिक प्रणालीगत फाइब्रोसिस|नेफ्रोजेनिक सिस्टमिक फाइब्रोसिस]] (NSF) नामक एक दुर्लभ लेकिन गंभीर बीमारी का खतरा होता है,<ref>{{cite journal |vauthors= Thomsen HS, Morcos SK, Dawson P |title= Is there a causal relation between the administration of gadolinium based contrast media and the development of nephrogenic systemic fibrosis (NSF)? |journal= Clinical Radiology |volume= 61 |issue= 11 |pages= 905–06 |date= November 2006 |pmid= 17018301 |doi= 10.1016/j.crad.2006.09.003 }}</ref> यह गैडोलीनियम आधारित विषमता प्रतिनिधियों के उपयोग के कारण होता हैं, रोग [[स्क्लेरोमाइक्सेडेमा]] और कुछ हद तक [[ त्वग्काठिन्य |स्क्लेरोडर्मा]] जैसा दिखता है, विषमता प्रतिनिधि को इंजेक्ट किए जाने के महीनों बाद यह हो सकता है। गैडोलिनियम के साथ इसका जुड़ाव वाहक अणु नहीं इसकी पुष्टि विभिन्न विपरीत सामग्रियों के साथ होने से होती है जिसमें गैडोलिनियम बहुत भिन्न वाहक अणुओं द्वारा ले जाया जाता है। इस वजह से किसी भी व्यक्ति के लिए इन प्रतिनिधियों का उपयोग करने की अनुशंसा नहीं की जाती है, जिनके गुर्दे की विफलता अंतिम चरण में होती है क्योंकि उन्हें आकस्मिक डायलिसिस की आवश्यकता होगी। GBCAs के प्रशासन के बाद एक घंटे से 2 महीने के भीतर सामान्य या लगभग सामान्य गुर्दे फंक्शन वाले विषयों में NSF के समान लेकिन समान लक्षण नहीं हो सकते हैं, इस स्थिति के लिए गैडोलीनियम डिपोजिशन डिजीज (GDD) नाम प्रस्तावित किया गया है, जो पहले से उपस्थित बीमारी या बाद में एक वैकल्पिक ज्ञात प्रक्रिया के विकसित रोग की अनुपस्थिति में होता है। 2016 के एक अध्ययन ने GDD के कई वास्तविक स्थितियों की सूचना दी।<ref>{{cite journal |vauthors= Semelka RC, Ramalho J, Vakharia A, AlObaidy M, Burke LM, Jay M, Ramalho M |title= Gadolinium deposition disease: Initial description of a disease that has been around for a while |journal= Magnetic Resonance Imaging |volume= 34 |issue= 10 |pages= 1383–90 |date= December 2016 |pmid= 27530966 |doi= 10.1016/j.mri.2016.07.016 |hdl= 10400.17/2952|s2cid= 21239478 |hdl-access= free }}</ref> हालांकि, उस अध्ययन में प्रतिभागीयों को ऑनलाइन सहायता समूहों से उन विषयों के लिए भर्ती किया गया था जिनकी पहचान गैडोलीनियम विषाक्तता के रूप में की गई थी और कोई प्रासंगिक चिकित्सा इतिहास या डेटा एकत्र नहीं किया गया था, स्थिति के अस्तित्व को साबित करने के लिए अभी तक निश्चित वैज्ञानिक अध्ययन होना बाकी है। | ||
कनाडाई संघ ऑफ रेडियोलॉजिस्ट स्थित दिशानिर्देशों में सम्मिलित है<ref name="CARguidelines">{{cite journal |vauthors= Schieda N, Blaichman JI, Costa AF, Glikstein R, Hurrell C, James M, Jabehdar Maralani P, Shabana W, Tang A, Tsampalieros A, van der Pol CB, Hiremath S |title= Gadolinium-Based Contrast Agents in Kidney Disease: A Comprehensive Review and Clinical Practice Guideline Issued by the Canadian Association of Radiologists |journal= Canadian Journal of Kidney Health and Disease |volume= 5 |pages= 2054358118778573 |date= 2018 |pmid= 29977584 |pmc= 6024496 |doi= 10.1177/2054358118778573}}</ref> | कनाडाई संघ ऑफ रेडियोलॉजिस्ट स्थित दिशानिर्देशों में सम्मिलित है<ref name="CARguidelines">{{cite journal |vauthors= Schieda N, Blaichman JI, Costa AF, Glikstein R, Hurrell C, James M, Jabehdar Maralani P, Shabana W, Tang A, Tsampalieros A, van der Pol CB, Hiremath S |title= Gadolinium-Based Contrast Agents in Kidney Disease: A Comprehensive Review and Clinical Practice Guideline Issued by the Canadian Association of Radiologists |journal= Canadian Journal of Kidney Health and Disease |volume= 5 |pages= 2054358118778573 |date= 2018 |pmid= 29977584 |pmc= 6024496 |doi= 10.1177/2054358118778573}}</ref> यह है कि डायलिसिस रोगियों को केवल आवश्यक होने पर ही गैडोलीनियम प्रतिनिधि प्राप्त करना चाहिए और उन्हें परीक्षा के बाद डायलिसिस प्राप्त करना चाहिए, यदि एक डायलिसिस रोगी पर विषमता-वर्धित एमआरआई किया जाना चाहिए तो यह अनुशंसा की जाती है कि कुछ उच्च जोखिम वाले विषमता प्रतिनिधियों से बचा जाए लेकिन यह नहीं कि कम खुराक पर विचार किया जाए।<ref name="CARguidelines" />अमेरिकन कॉलेज ऑफ रेडियोलॉजी ने सलाह है कि एहतियाती उपाय के रूप में यथासंभव डायलिसिस से पहले विषमता-वर्धित एमआरआई परीक्षाओं को बारीकी से किया जाना चाहिए, हालांकि यह एनएसएफ के विकास की संभावना को कम करने के लिए सिद्ध नहीं हुआ है।<ref>{{cite book |author1=ACR Committee on Drugs |author2=Contrast Media |title= ACR Manual on Contrast Media Version 7 |date= 2010 |isbn= 978-1-55903-050-2}}</ref> एफडीए अनुशंसा करता है कि गैडोलिनियम अवधारण की क्षमता पर विचार किया जाना चाहिए जब रोगियों में कई आजीवन खुराक गर्भवती महिलाओं, बच्चों और सूजन की स्थिति वाले रोगियों में उपयोग किए जाने वाले GBCA प्रकार का चयन किया जाता है।<ref>{{cite web|url=https://www.fda.gov/Drugs/DrugSafety/ucm589213.htm|publisher=Drug Safety and Availability – FDA Drug Safety Communication |title=FDA warns that gadolinium-based contrast agents (GBCAs) are retained in the body; requires new class warnings|author=Center for Drug Evaluation and Research|website=www.fda.gov|language=en|access-date=20 September 2018}}</ref> | ||
[[एनाफिलेक्टॉइड प्रतिक्रिया|तीव्रग्राहिताभ प्रतिक्रिया]]एं दुर्लभ हैं, जो लगभग 0.03-0.1% में होती हैं।<ref>{{cite journal|vauthors=Murphy KJ, Brunberg JA, Cohan RH|date=October 1996|title=Adverse reactions to gadolinium contrast media: a review of 36 cases|journal=AJR. American Journal of Roentgenology|volume=167|issue=4|pages=847–49|doi=10.2214/ajr.167.4.8819369|pmid=8819369|doi-access=free}}</ref> | [[एनाफिलेक्टॉइड प्रतिक्रिया|तीव्रग्राहिताभ प्रतिक्रिया]]एं दुर्लभ हैं, जो लगभग 0.03-0.1% में होती हैं।<ref>{{cite journal|vauthors=Murphy KJ, Brunberg JA, Cohan RH|date=October 1996|title=Adverse reactions to gadolinium contrast media: a review of 36 cases|journal=AJR. American Journal of Roentgenology|volume=167|issue=4|pages=847–49|doi=10.2214/ajr.167.4.8819369|pmid=8819369|doi-access=free}}</ref> | ||
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== जैविक उपयोग == | == जैविक उपयोग == | ||
गैडोलिनियम की कोई ज्ञात मूल जैविक भूमिका नहीं है, लेकिन इसके यौगिकों का उपयोग बायोमेडिसिन में अनुसंधान उपकरण के रूप में किया जाता है Gd<sup>3+</sup> यौगिक एमआरआई विषमता प्रतिनिधि के घटक हैं।<ref>{{cite book|last1=Tircsó|first1=Gyulia|title=बायो-इमेजिंग तकनीकों में धातु आयन|last2=Molńar|first2=Enricő|last3=Csupász|first3=Tibor|last4=Garda|first4=Zoltan|last5=Botár|first5=Richárd|last6=Kálmán|first6=Ferenc K.|last7=Kovács|first7=Zoltan|last8=Brücher|first8=Ernő|last9=Tóth|first9=Imre|publisher=Springer|year=2021|pages=39–70|chapter=Chapter 2. Gadolinium(III)-Based Contrast Agents for Magnetic Resonance Imaging. A Re-Appraisal|doi=10.1515/9783110685701-008|s2cid=233702931}}</ref> सोडियम रिसाव चैनलों को अवरुद्ध करने और सक्रिय [[आयन चैनल|आयन]] चैनलों को फैलाने के लिए विभिन्न आयन चैनल इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी प्रयोगों में इसका उपयोग किया जाता है।<ref>{{cite journal|vauthors=Yeung EW, Allen DG|date=August 2004|title=Stretch-activated channels in stretch-induced muscle damage: role in muscular dystrophy|journal=Clinical and Experimental Pharmacology & Physiology|volume=31|issue=8|pages=551–56|doi=10.1111/j.1440-1681.2004.04027.x|pmid=15298550|hdl-access=free|hdl=10397/30099|s2cid=9550616}}</ref> हाल ही में गैडोलिनियम का उपयोग [[ इलेक्ट्रॉन पैरामैग्नेटिक अनुनाद |इलेक्ट्रॉन पैरामैग्नेटिक अनुनाद]] के माध्यम से एक प्रोटीन में दो बिंदुओं के बीच की दूरी को मापने के लिए किया गया है, गैडोलिनियम विशेष रूप से w-बैंड (95 GHz) आवृत्तियों पर ईपीआर (EPR) संवेदनशीलता के लिए उत्तरदायी है।<ref>{{cite journal|vauthors=Yang Y, Yang F, Gong Y, Bahrenberg T, Feintuch A, Su X, Goldfarb, D|date=October 2018|title=जीडी (III) स्पिन लेबल का उपयोग और अनुकूलित प्रोटीन पर उच्च संवेदनशीलता इन-सेल ईपीआर दूरी माप|journal=The Journal of Physical Chemistry Letters|volume=9|issue=20|pages=6119–23|doi=10.1021/acs.jpclett.8b02663|pmid=30277780|s2cid=52909932}}</ref> | गैडोलिनियम की कोई ज्ञात मूल जैविक भूमिका नहीं है, लेकिन इसके यौगिकों का उपयोग बायोमेडिसिन में अनुसंधान उपकरण के रूप में किया जाता है Gd<sup>3+</sup> यौगिक एमआरआई विषमता प्रतिनिधि के घटक हैं।<ref>{{cite book|last1=Tircsó|first1=Gyulia|title=बायो-इमेजिंग तकनीकों में धातु आयन|last2=Molńar|first2=Enricő|last3=Csupász|first3=Tibor|last4=Garda|first4=Zoltan|last5=Botár|first5=Richárd|last6=Kálmán|first6=Ferenc K.|last7=Kovács|first7=Zoltan|last8=Brücher|first8=Ernő|last9=Tóth|first9=Imre|publisher=Springer|year=2021|pages=39–70|chapter=Chapter 2. Gadolinium(III)-Based Contrast Agents for Magnetic Resonance Imaging. A Re-Appraisal|doi=10.1515/9783110685701-008|s2cid=233702931}}</ref> सोडियम रिसाव चैनलों को अवरुद्ध करने और सक्रिय [[आयन चैनल|आयन]] चैनलों को फैलाने के लिए विभिन्न आयन चैनल इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी (विद्युतशरक्रिया विज्ञान) प्रयोगों में इसका उपयोग किया जाता है।<ref>{{cite journal|vauthors=Yeung EW, Allen DG|date=August 2004|title=Stretch-activated channels in stretch-induced muscle damage: role in muscular dystrophy|journal=Clinical and Experimental Pharmacology & Physiology|volume=31|issue=8|pages=551–56|doi=10.1111/j.1440-1681.2004.04027.x|pmid=15298550|hdl-access=free|hdl=10397/30099|s2cid=9550616}}</ref> हाल ही में गैडोलिनियम का उपयोग [[ इलेक्ट्रॉन पैरामैग्नेटिक अनुनाद |इलेक्ट्रॉन पैरामैग्नेटिक अनुनाद]] के माध्यम से एक प्रोटीन में दो बिंदुओं के बीच की दूरी को मापने के लिए किया गया है, गैडोलिनियम विशेष रूप से w-बैंड (95 GHz) आवृत्तियों पर ईपीआर (EPR) संवेदनशीलता के लिए उत्तरदायी है।<ref>{{cite journal|vauthors=Yang Y, Yang F, Gong Y, Bahrenberg T, Feintuch A, Su X, Goldfarb, D|date=October 2018|title=जीडी (III) स्पिन लेबल का उपयोग और अनुकूलित प्रोटीन पर उच्च संवेदनशीलता इन-सेल ईपीआर दूरी माप|journal=The Journal of Physical Chemistry Letters|volume=9|issue=20|pages=6119–23|doi=10.1021/acs.jpclett.8b02663|pmid=30277780|s2cid=52909932}}</ref> | ||
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Latest revision as of 16:06, 29 May 2023
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| Gadolinium | |||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| उच्चारण | /ˌɡædəˈlɪniəm/ | ||||||||||||||
| दिखावट | silvery white | ||||||||||||||
| Standard atomic weight Ar°(Gd) |
| ||||||||||||||
| Gadolinium in the periodic table | |||||||||||||||
| |||||||||||||||
| Atomic number (Z) | 64 | ||||||||||||||
| समूह | group n/a | ||||||||||||||
| अवधि | period 6 | ||||||||||||||
| ब्लॉक | f-block | ||||||||||||||
| ऋणावेशित सूक्ष्म अणु का विन्यास | [Xe] 4f7 5d1 6s2 | ||||||||||||||
| प्रति शेल इलेक्ट्रॉन | 2, 8, 18, 25, 9, 2 | ||||||||||||||
| भौतिक गुण | |||||||||||||||
| Phase at STP | solid | ||||||||||||||
| गलनांक | 1585 K (1312 °C, 2394 °F) | ||||||||||||||
| क्वथनांक | 3273 K (3000 °C, 5432 °F) | ||||||||||||||
| Density (near r.t.) | 7.90 g/cm3 | ||||||||||||||
| when liquid (at m.p.) | 7.4 g/cm3 | ||||||||||||||
| संलयन की गर्मी | 10.05 kJ/mol | ||||||||||||||
| Heat of vaporization | 301.3 kJ/mol | ||||||||||||||
| दाढ़ गर्मी क्षमता | 37.03 J/(mol·K) | ||||||||||||||
Vapor pressure (calculated)
| |||||||||||||||
| परमाणु गुण | |||||||||||||||
| ऑक्सीकरण राज्य | 0,[2] +1, +2, +3 (a mildly basic oxide) | ||||||||||||||
| इलेक्ट्रोनगेटिविटी | Pauling scale: 1.20 | ||||||||||||||
| Ionization energies |
| ||||||||||||||
| परमाणु का आधा घेरा | empirical: 180 pm | ||||||||||||||
| सहसंयोजक त्रिज्या | 196±6 pm | ||||||||||||||
 | |||||||||||||||
| अन्य गुण | |||||||||||||||
| प्राकृतिक घटना | primordial | ||||||||||||||
| क्रिस्टल की संरचना | hexagonal close-packed (hcp) | ||||||||||||||
| Speed of sound thin rod | 2680 m/s (at 20 °C) | ||||||||||||||
| थर्मल विस्तार | α poly: 9.4 µm/(m⋅K) (at 100 °C) | ||||||||||||||
| ऊष्मीय चालकता | 10.6 W/(m⋅K) | ||||||||||||||
| विद्युत प्रतिरोधकता | α, poly: 1.310 µΩ⋅m | ||||||||||||||
| चुंबकीय आदेश | ferromagnetic–paramagnetic transition at 293.4 K | ||||||||||||||
| दाढ़ चुंबकीय संवेदनशीलता | +755000.0×10−6 cm3/mol (300.6 K)[3] | ||||||||||||||
| यंग मापांक | α form: 54.8 GPa | ||||||||||||||
| कतरनी मापांक | α form: 21.8 GPa | ||||||||||||||
| थोक मापांक | α form: 37.9 GPa | ||||||||||||||
| पॉइसन अनुपात | α form: 0.259 | ||||||||||||||
| विकर्स कठोरता | 510–950 MPa | ||||||||||||||
| CAS नंबर | 7440-54-2 | ||||||||||||||
| History | |||||||||||||||
| नामी | after the mineral Gadolinite (itself named after Johan Gadolin) | ||||||||||||||
| खोज] | Jean Charles Galissard de Marignac (1880) | ||||||||||||||
| पहला अलगाव | Lecoq de Boisbaudran (1886) | ||||||||||||||
| |||||||||||||||
गैडोलिनियम Gd परमाणु संख्या 64 एक रासायनिक तत्व है। ऑक्सीकरण हटा दिए जाने पर गैडोलिनियम एक सफेद-चांदी धातु है, यह थोड़ा निंदनीय और नमनीय दुर्लभ-पृथ्वी तत्व है। गैडोलिनियम काली परत बनाने के लिए धीरे-धीरे वायुमंडलीय ऑक्सीजन या नमी के साथ प्रतिक्रिया करता है। गैडोलीनियम अपने क्यूरी बिंदु के नीचे 20 °C (68 °F) लोह चुंबकत्व है, जिसमें निकेल की तुलना में अधिक चुंबकीय क्षेत्र का आकर्षण होता है। इस तापमान से ऊपर यह सर्वाधिक अनुचुंबकत्व तत्व है, यह प्रकृति में केवल ऑक्सीकृत रूप में पाया जाता है। जब अलग किया जाता है, तो इसमें सामान्यतौर पर उनके समान रासायनिक गुणों के कारण अन्य दुर्लभ-पृथ्वी की अशुद्धियाँ होती हैं।
गैडोलिनियम की खोज 1880 में जीन-चार्ल्स डी मरिग्नाक ने की थी, जिन्होंने स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग करके इसके ऑक्साइड का पता लगाया था। इसका नाम खनिज गैडोलिनिट के नाम पर रखा गया है, यह उन खनिजों में से एक है जिसमें गैडोलीनियम पाया जाता है, जिसका नाम फ़िनिश रसायनज्ञ जोहान गैडोलिन के नाम पर रखा गया है। शुद्ध गैडोलीनियम को पहली बार 1886 के आसपास रसायनज्ञ पॉल-एमिल लेकोक डी बोइसबॉड्रन द्वारा अलग किया गया था।
गैडोलिनियम में असामान्य धातुकर्म गुण होते हैं, इस हद तक कि गैडोलिनियम का 1% जितना लोहा, क्रोमियम और संबंधित धातुओं के उच्च तापमान पर ऑक्सीकरण के लिए कार्य क्षमता और प्रतिरोध में काफी सुधार कर सकता है। गैडोलिनियम एक धातु या नमक के रूप में न्यूट्रॉन को अवशोषित करता है इसलिए, कभी-कभी न्यूट्रॉन रेडियोग्राफी और परमाणु रिएक्टरों में परिरक्षण के लिए उपयोग किया जाता है।
अधिकांश दुर्लभ पृथ्वी की तरह गैडोलिनियम फ्लोरोसेंट गुणों के साथ त्रिसंयोजक आयन बनाता है और गैडोलिनियम (III) के लवण विभिन्न अनुप्रयोगों में फॉस्फोर के रूप में उपयोग किए जाते हैं।
पानी में घुलनशील लवणों में गैडोलिनियम (III) आयन स्तनधारियों के लिए अत्यधिक विषैले होते हैं हालांकि, केलेशन गैडोलिनियम (III) यौगिक गैडोलीनियम (III) को जीव के संपर्क में आने से रोकते हैं और ऊतकों में जमा होने से पहले अधिकांश स्वस्थ [4] गुर्दे द्वारा उत्सर्जित होते हैं। इसके अनुचुंबकीय गुणों के कारण चिकित्सा चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग में कीलेटेड कार्बनिक गैडोलिनियम परिसरों के समाधान के उपयोग में अंतः शिरा प्रशासित गैडोलीनियम-आधारित एमआरआई (MRI) विषमता प्रतिनिधियों के रूप में किया जाता है। मस्तिष्क, हृदय की मांसपेशियों, गुर्दे, अन्य अंगों और त्वचा के ऊतकों में अलग-अलग मात्रा में जमा मुख्य रूप से अल्ट्राफिल्ट्रेशन (गुर्दे) के कार्य चेलेट्स की संरचना (रैखिक या मैक्रोसाइक्लिक) और प्रशासित आहार पर निर्भर करता है।
विशेषताएं
भौतिक गुण
गैडोलिनियम लैंथेनाइड श्रृंखला का आठवां सदस्य है। आवर्त सारणी में यह युरोपियम के बाईं ओर और टर्बियम के दाईं ओर और एक्टिनाइड क्यूरियम के ऊपर तत्वों के बीच दिखाई देता है। यह सफेद-चांदी आघातवर्धनीयता, नमनीय दुर्लभ-पृथ्वी तत्व है। इसके 64 इलेक्ट्रॉन [Xe]4f 75d16s2 के विन्यास में व्यवस्थित किया गया है, जिनमें से दस 4f, 5d और 6s संयोजी इलेक्ट्रॉन हैं।
अन्य धातुओं की तरह लैंथेनाइड श्रृंखला में अधिकांश तीन इलेक्ट्रॉन सामान्य तौर पर संयोजन इलेक्ट्रॉनों के रूप में उपलब्ध होते हैं, शेष 4f इलेक्ट्रॉन बहुत मजबूती से बंधे हुए हैं, इसका कारण यह है कि 4f ग्रहपथ इलेक्ट्रॉनों के निष्क्रिय क्सीनन अन्तर्भाग के माध्यम से नाभिक में सबसे अधिक प्रवेश करते हैं, इसके बाद 5d और 6s में होते हैं और यह उच्च आयनिक आवेश के साथ बढ़ता है। गैडोलिनियम कमरे के 1,235 °C (2,255 °F) से ऊपर के तापमान पर षट्कोण संवृत-परिपूर्ण α-रूप में क्रिस्टलीकृत होता है, यह अपने β-रूप में बनता या रूपांतरित होता है, जिसमें शरीर-केंद्रित घन संरचना होती है।[5]
आइसोटोप गैडोलीनियम-157 में किसी भी स्थिर न्यूक्लाइड के बीच उच्चतम थर्मल न्यूट्रॉन अधिकृत क्रॉस-सेक्शन लगभग 259,000 बार्न (यूनिट) हैं। केवल क्सीनन-135 में उच्च अधिकृत क्रॉस-सेक्शन लगभग 2.0 मिलियन बार्न हैं, लेकिन यह आइसोटोप रेडियोधर्मी है।[6]
माना जाता है कि गैडोलिनियम 20 °C (68 °F)[7]से कम तापमान पर फेरोमैग्नेटिक होता है [8] और इस तापमान से अत्यधिक ऊपर अनुचुंबकीय होता है। यह इस बात के सबूत हैं कि गैडोलिनियम 20 °C (68 °F) से कम फेरोमैग्नेटिक के बजाय एक कुंडलित प्रतिलौह चुंबकत्व होता हैं।[8] गैडोलीनियम एक मैग्नेटोकलोरिक प्रशीतन प्रभाव प्रर्दशित करता है, मैग्नेटोकलोरिक प्रभाव जिससे चुंबकीय क्षेत्र में प्रवेश करने पर इसका तापमान बढ़ जाता है और चुंबकीय क्षेत्र छोड़ने पर घट जाता है। यौगिक Gd5(Si1-xGex)4 में लगभग 00 केल्विन तक उच्च तापमान पर एग्नेटोकलोरिक प्रभाव देखा जाता है।[9]
अलग-अलग गैडोलीनियम परमाणुओं को फुलरीन अणुओं में संपुटित करके अलग किया जा सकता है, जहां उन्हें एक संचरण इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदशंक यंत्र के साथ देखा जा सकता है।[10] व्यक्तिगत Gd परमाणु और छोटे Gd समूह कार्बन नैनोट्यूब में सम्मिलित किए जा सकते हैं।[11]
रासायनिक गुण
Gd(III) यौगिक बनाने के लिए गैडोलिनियम अधिकांश तत्वों के साथ जुड़ता है। यह उच्च तापमान पर नाइट्रोजन, कार्बन, सल्फर, फॉस्फोरस, बोरोन, सेलेनियम, सिलिकॉन और आर्सेनिक के साथ मिलकर द्विआधारी यौगिक बनाता है।[12]
अन्य दुर्लभ-पृथ्वी तत्वों के विपरीत धात्विक गैडोलीनियम शुष्क हवा में अपेक्षाकृत स्थिर होता है, हालांकि यह नम हवा में जल्दी से धूमिल हो जाता है, जिससे शिथिल-पालन करने वाला गैडोलिनियम (III) ऑक्साइड (Gd2O3)का निर्माण करता है:
- 4 Gd + 3 O2 → 2 Gd2O3
जो अधिकतर सतह को ऑक्सीकरण के लिए उजागर करता है।
गैडोलीनियम मजबूती को कम करने वाला प्रतिनिधि है, जो कई धातुओं के ऑक्साइड को उनके तत्वों में कम कर देता है। गैडोलिनियम काफी विद्युत-धनात्मक है, ठंडे पानी के साथ धीरे-धीरे प्रतिक्रिया करता है और गर्म पानी के साथ गैडोलिनियम (III) हाइड्रॉक्साइड (GdOH3)बनाने के लिए बहुत जल्दी प्रतिक्रिया करता है:
- 2 Gd + 6 H2O → 2 Gd(OH)3 + 3 H2.
गैडोलीनियम धातु पर रंगहीन Gd(III) आयन युक्त घोल बनाने के लिए जलमिश्रित सल्फ्यूरिक अम्ल द्वारा आसानी से आक्षेप किया जाता है, जो [Gd(H2O)9]3+ परिसरों के रूप में उपस्थित होता है:[13]
- 2 Gd + 3 H2SO4 + 18 H2O → 2 [Gd(H2O)9]3+ + 3 SO2− 4 + 3 H2.
रासायनिक यौगिक
इसके अधिकांश यौगिकों में कई दुर्लभ-पृथ्वी धातुओं की तरह गैडोलीनियम ऑक्सीकरण अवस्था +3 को अपनाता है, हालांकि गैडोलीनियम 0, +1 और +2 ऑक्सीकरण राज्यों में दुर्लभ फंक्शनों पर पाया जा सकता है सभी चार ट्राइहैलाइड ज्ञात हैं, आयोडाइड को छोड़कर सभी सफेद होते हैं। सामान्य हैलाइड्स का सामना गैडोलिनियम (III) क्लोराइड (GdCl3), गैडोलिनियम (III) नाइट्रेट जैसे लवण देने के लिए ऑक्साइड अम्ल में घुल जाता है।
गैडोलिनियम (III) अधिकांश लैंथेनाइड आयनों की तरह उच्च समन्वय संख्या वाले परिसरों का निर्माण करता हैं। इस प्रवृत्ति को चीलेटिंग एजेंट DOTA (चेलेटर), एक ऑक्टा दंत चिकित्सा आख्यान के उपयोग द्वारा चित्रित किया गया है, Gd (DOTA) के लवण चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग में उपयोगी होते हैं। विभिन्न प्रकार के संबंधित कीलेट परिसरों को विकसित किया गया है जिसमें गैडोडायमाइड भी सम्मिलित है।
घटे हुए गैडोलीनियम यौगिकों को विशेष रूप से ठोस अवस्था में जाना
जाता है, गैडोलिनियम (II) हलाइड्स को टैंटलम पात्रों में धात्विक Gd की उपस्थिति में Gd(III) हलाइड्स को गर्म करके प्राप्त किया जाता है। गैडोलिनियम सेस्क्विक्लोराइड Gd2Cl3 भी बनाता है, जिसे 800 °C (1,470 °F) पर विश्लेषण करके GdCl में कम किया जा सकता है। यह गैडोलीनियम (I) क्लोराइड स्तरित ग्रेफाइट जैसी संरचना के साथ प्लेटलेट्स बनाता है।[14]
आइसोटोप
प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले गैडोलीनियम छह स्थिर आइसोटोप 154Gd, 155Gd, 156Gd, 157Gd, 158Gd और 160Gd से बना होता है और एक रेडियो आइसोटोप 152Gd से बना है, जिसमें आइसोटोप158Gd सबसे प्रचुर मात्रा में (24.8% प्राकृतिक प्रचुरता) है। 160Gd के अनुमानित दोहरे बीटा क्षय को कभी नहीं देखा गया है (1.3×1021 से अधिक के आधे जीवन पर एक प्रयोगात्मक निम्न सीमा को मापा गया है[15]।
गैडोलीनियम के तैंतीस रेडियोआइसोटोप देखे गए हैं, जिनमें सबसे अधिक स्थिर152Gd (स्वाभाविक रूप से उत्पन्न) लगभग 1.08×1014 वर्ष का आधा जीवन और 150Gd, 1.79×106 वर्ष का आधा जीवन है। शेष सभी रेडियोधर्मी आइसोटोपों का आधा जीवन 75 वर्ष से कम है, इनमें से अधिकांश का आधा जीवन 25 सेकंड से कम है। गैडोलिनियम आइसोटोप में चार मेटास्टेबल आइसोमर्स होते हैं, जिनमें सबसे अधिक स्थिर 143mGd (t1/2= 110 सेकंड), 145m Gd (t1/2= 85 सेकंड) और 141mGd (t1/2= 24.5 सेकंड) होता हैं।
सबसे प्रचुर मात्रा में स्थिर आइसोटोप से कम परमाणु द्रव्यमान वाले आइसोटोप 158Gd मुख्य रूप से यूरोपियम के आइसोटोप में इलेक्ट्रॉन अभिग्रहण द्वारा क्षय होता है। उच्च परमाणु द्रव्यमान पर प्राथमिक क्षय मोड बीटा क्षय है और प्राथमिक उत्पाद टेरबियम के आइसोटोप हैं।
इतिहास
गैडोलिनियम का नाम खनिज गैडोलिनाइट के नाम पर रखा गया है, बदले में इसका नाम फिनिश रसायनज्ञ और भूविज्ञानी जोहान गैडोलिन के नाम पर रखा गया है।[5] 1880 में स्विस रसायनशास्त्री जीन चार्ल्स गैलीसार्ड डी मरिग्नाक ने गैडोलीनाइट के नमूनों में गैडोलिनियम से स्पेक्ट्रोस्कोपिक रेखाओं का अवलोकन किया (जिसमें वास्तव में अपेक्षाकृत कम गैडोलीनियम होता है, लेकिन वर्णक्रम दिखाने के लिए पर्याप्त होता है) अलग खनिज सेराइट में बाद के खनिज में नई वर्णक्रमीय रेखा के साथ कहीं अधिक तत्व सम्मिलित थे। डी मेरिग्नैक ने अंततः एक खनिज ऑक्साइड को सेराइट से अलग किया, उन्होंने ऑक्साइड का नाम "गैडोलिनिया" रखा क्योंकि उन्होंने महसूस किया कि गैडोलिनिया एक नए तत्व का ऑक्साइड था, उन्हें गैडोलिनियम की खोज का श्रेय दिया जाता है। फ्रांसीसी रसायनज्ञ पॉल-एमिल लेकोक डी बोइसबॉड्रन ने 1886 में गैडोलिनिया से गैडोलीनियम धातु को अलग किया।[16][17][18][19]
घटना
गैडोलिनियम कई खनिज जैसे मोनाजाइट और बास्टनासाइट में एक घटक है, धातु स्वाभाविक रूप से उपस्थित होने के लिए बहुत प्रतिक्रियाशील है। विरोधाभासी रूप से जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, खनिज गैडोलिनिट वास्तव में इस तत्व का केवल निशान होता है, पृथ्वी की पपड़ी में प्रचुरता लगभग 6.2 mg/kg है।[5]मुख्य खनन क्षेत्र चीन, अमेरिका, ब्राजील, श्रीलंका, भारत और ऑस्ट्रेलिया में हैं जहां भंडार दस लाख टन से अधिक होने की उम्मीद है। शुद्ध गैडोलीनियम का विश्व उत्पादन लगभग 400 टन प्रति वर्ष हैं, आवश्यक गैडोलीनियम एकमात्र ज्ञात खनिज लेपर्सोनाइट-(Gd) बहुत दुर्लभ है।[20][21]
उत्पादन
गैडोलीनियम का उत्पादन मोनाज़ाइट और बास्टनासाइट दोनों से होता है।
- टूटे हुए खनिजों को हाइड्रोक्लोरिक अम्ल या सल्फ्यूरिक अम्ल के साथ निकाला जाता है, जो अघुलनशील ऑक्साइड को घुलनशील क्लोराइड या सल्फेट में परिवर्तित करता है।
- अम्लीय फिल्ट्रेट्स को आंशिक रूप से कास्टिक सोडा pH 3–4 तक बेअसर हो जाते है। थोरियम इसके हाइड्रॉक्साइड के रूप में अवक्षेपित होता है फिर इसे हटा दिया जाता है।
- रेयर अर्थ को उनके अघुलनशील ऑक्सालेट में बदलने के लिए शेष घोल को अमोनियम ऑक्सालेट से उपचारित किया जाता है, गर्म करने पर ऑक्सलेट ऑक्साइड में बदल जाते हैं।
- ऑक्साइड नाइट्रिक एसिड में घुल जाते हैं जो मुख्य घटकों में से सेरियम को बाहर कर देता है, जिसका ऑक्साइड HNO3 में अघुलनशील होता है।
- गैडोलीनियम, समैरियम और यूरोपियम के दोहरे लवणों के रिएक्टरक्रिस्टलीकृत मिश्रण का उत्पादन करने के लिए घोल को मैग्नीशियम नाइट्रेट के साथ उपचारित किया जाता है।
- आयन विनिमय क्रोमैटोग्राफी द्वारा लवणों को अलग किया जाता है।
- इसके बाद रेयर-अर्थ आयनों को एक उपयुक्त जटिल एजेंट द्वारा चुनिंदा रूप से धोया जाता है।[5]
आर्गन वातावरण में लावण 1,450 °C (2,640 °F) पर कैल्शियम के साथ गर्म करके गैडोलिनियम धातु ऑक्साइड या लवण से प्राप्त की जाती है। कम दबाव 1,312 °C (2,394 °F) (Gd का द्रवण-विंदु) से कम तापमान पर उपयुक्त धातु के साथ पिघले हुए GdCl3 को कम करके स्पंज गैडोलीनियम का उत्पादन किया जा सकता है।[5]
अनुप्रयोग
गैडोलिनियम का बड़े स्तर पर अनुप्रयोग नहीं है, लेकिन इसके कई विशिष्ट उपयोग हैं।
न्यूट्रॉन अवशोषक
गैडोलिनियम में एक उच्च न्यूट्रॉन क्रॉस-सेक्शन है, यह न्यूट्रॉन रेडियोग्राफी और परमाणु रिएक्टरों के परिरक्षण में उपयोग के लिए प्रभावी है। यह कुछ परमाणु में एक द्वितीयक आपातकालीन शट-डाउन उपाय विशेष रूप से CANDU रिएक्टर प्रकार के रूप में प्रयोग किया जाता है।[5]गैडोलिनियम का उपयोग परमाणु समुद्री प्रणोदन प्रणालियों में ज्वलनशील जहर के रूप में किया जाता है, Gadolinium-157 का उपयोग न्यूट्रॉन चिकित्साविधान में ट्यूमर को लक्षित करने के लिए किया जाता है।[citation needed]
मिश्र
गैडोलिनियम में असामान्य धातुकर्म गुण होते हैं, गैडोलिनियम 1% के रूप में कम से कम उच्च तापमान और ऑक्सीकरण के लिए लोहे, क्रोमियम और संबंधित मिश्र धातुओं की कार्य क्षमता और प्रतिरोध में सुधार करता है।[22]
चुंबकीय विषमता घटक
गैडोलिनियम 20 °C (68 °F)के फेरोमैग्नेटिक क्यूरी बिंदु के साथ कमरे के तापमान पर पैरामैग्नेटिक है। [7] पैरामैग्नेटिक आयन जैसे गैडोलिनियम, परमाणु स्पिन शिथिलता दर बढ़ाते हैं, गैडोलिनियम को चुम्बकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) के लिए एमआरआई विषमता प्रतिनिधि के रूप में उपयोगी बनाते हैं। चिकित्सा और चुंबकीय अनुनाद एंजियोग्राफी (MRA) प्रक्रियाओं में छवियों को बढ़ाने के लिए अंतःशिरा विपरीत प्रतिनिधि के रूप में किया जाता है, मैग्नेविस्ट सबसे व्यापक उदाहरण है।[23][24] गैडोलिनियम से भरे नैनोट्यूब जिन्हें "गैडोनैनोट्यूब" कहा जाता है, सामान्य गैडोलिनियम की तुलना में 40 गुना अधिक प्रभावी होते हैं।[25] पारंपरिक गैडोलीनियम-आधारित विषमता प्रतिनिधि लक्षित नहीं होते हैं, सामान्य तौर पर इंजेक्शन के बाद पूरे शरीर में वितरित होते हैं, लेकिन रक्त-मस्तिष्क की बाधा को पार नहीं करते हैं। मस्तिष्क ट्यूमर और अन्य विकार जो रक्त-मस्तिष्क बाधा को कम करते हैं, इन प्रतिनिधि को मस्तिष्क में प्रवेश करने की अनुमति देते हैं और कंट्रास्ट-एन्हांस्ड एमआरआई द्वारा उनकी पहचान की सुविधा प्रदान करते हैं। इसी तरह उपास्थि के विलंबित गैडोलीनियम-वर्धित चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग एक आयनिक यौगिक एजेंट का उपयोग करता हैं, मूल रूप से मैग्नेविस्ट जिसे इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण के आधार पर स्वस्थ उपास्थि से बाहर रखा गया है, लेकिन पुराने ऑस्टियोआर्थराइटिस जैसे रोगों में प्रोटीओग्लाइकेन-डेप्लेटेड उपास्थि में प्रवेश करेगा।
फास्फोरस
गैडोलिनियम का उपयोग मेडिकल इमेजिंग में फॉस्फोर के रूप में किया जाता है, यह बहुलक आव्यूह में निलंबित एक्स-रे संसूचकों की फॉस्फोर परत में निहित है। फॉस्फर परत पर टर्बियम-डोप्ड गैडोलिनियम ऑक्सीसल्फ़ाइड (Gd2O2S:Tb) स्रोत से निकलने वाली एक्स-रे को प्रकाश में परिवर्तित करता है। Tb3+ की उपस्थिति के कारण 540 nm पर हरे रंग का प्रकाश उत्सर्जन करती है, जो इमेजिंग गुणवत्ता बढ़ाने के लिए बहुत उपयोगी है। Gd का ऊर्जा रूपांतरण 20% तक है, जिसका अर्थ है कि फॉस्फोर परत से टकराने वाली एक्स-रे ऊर्जा का पांचवां हिस्सा दृश्यमान फोटॉन में परिवर्तित किया जा सकता है।[citation needed] गैडोलिनियम ऑक्सीऑर्थोसिलिकेट (Gd2SiO5, GSO सामान्यतौर पर डोप किया गया 0.1–1.0% Ce) एक एकल क्रिस्टल है जिसका उपयोग मेडिकल इमेजिंग जैसे कि पोजीट्रान एमिशन टोमोग्राफी और न्यूट्रॉन का पता लगाने के लिए सिंटिलेटर के रूप में किया जाता है।[26]
गैडोलीनियम यौगिकों का उपयोग रंगीन टीवी ट्यूबों में हरे फॉस्फोर को बनाने के लिए भी किया जाता है।[27]
गामा किरण उत्सर्जक
गैडोलीनियम-153 का उत्पादन महत्वपूर्ण यूरोपियम या समृद्ध गैडोलीनियम लक्ष्य से परमाणु रिएक्टर में किया जाता है। इसका आधा जीवन 240±10 दिन है, 41 keV और 102 keV के उच्च शिखर के साथ गामा विकिरण उत्सर्जित करता है। इसका उपयोग कई गुणवत्ता-आश्वासन अनुप्रयोगों में किया जाता है, जैसे कि रेखा स्रोत और अंशांकन छाया यह सुनिश्चित करने के लिए कि परमाणु-चिकित्सा इमेजिंग सिस्टम सही ढंग से काम करते हैं और रोगी के अंदर रेडियोआइसोटोप वितरण की उपयोगी छवियां उत्पन्न करते हैं।[28] इसका उपयोग एक्स-रे अवशोषण माप में गामा-रे स्रोत के रूप में और ऑस्टियोपोरोसिस स्क्रीनिंग के लिए अस्थि घनत्व गेज में भी किया जाता है।[citation needed]
इलेक्ट्रॉनिक और प्रकाशीय उपकरण
गैडोलिनियम का उपयोग गैडोलीनियम येट्रियम गार्नेट (Gd:Y3Al5O12) बनाने के लिए किया जाता है, जिसमें माइक्रोवेव अनुप्रयोग होते हैं और इसका उपयोग विभिन्न प्रकाशीय घटकों के निर्माण में और मैग्नेटो-प्रकाशीय फिल्मों के लिए सब्सट्रेट सामग्री के रूप में किया जाता है।[29]
ईंधन सेल में इलेक्ट्रोलाइट
गैडोलिनियम सालिड ऑक्साइड फ्यूल सेल (SOFCs) में इलेक्ट्रोलाइट के रूप में भी काम कर सकता है। सेरियम ऑक्साइड (गैडोलिनियम-डोप्ड सेरिया के रूप में) जैसी सामग्रियों के लिए गैडोलिनियम को डोपेंट के रूप में उपयोग करने से उच्च आयनिक प्रवाहकत्त्व और कम परिचालन तापमान वाले इलेक्ट्रोलाइट मिलते हैं।
चुंबकीय प्रशीतन
कमरे के तापमान पर चुंबकीय प्रशीतन पर अनुसंधान किया जा रहा है, जो परंपरागत प्रशीतन विधियों पर महत्वपूर्ण दक्षता और पर्यावरणीय लाभ प्रदान कर सकता है। गैडोलीनियम-आधारित सामग्री जैसे Gd5(SixGe1−x)4 अपने उच्च क्यूरी तापमान और विशाल मैग्नेटोकलोरिक प्रभाव के कारण वर्तमान में सबसे आशाजनक सामग्री हैं। शुद्ध Gd स्वयं 20 °C (68 °F)के क्यूरी तापमान पर एक बड़े मैग्नेटोकलोरिक प्रभाव को प्रदर्शित करता है और इसने Gd मिश्र धातुओं के उत्पादन में बड़े प्रभाव और ट्यून करने योग्य क्यूरी तापमान में रुचि दिखाई हैं। Gd5(SixGe1−x)4 क्यूरी तापमान को समायोजित करने के लिए Si और Ge संयोजनों को बदला जा सकता हैं।[9]
सुपरकंडक्टर
गैडोलिनियम बेरियम कॉपर ऑक्साइड (GdBCO) एक सुपरकंडक्टर है[30][31][32] सुपरकंडक्टिंग मोटर्स या उत्पादक जैसे पवन टर्बाइनों में अनुप्रयोगों के साथ[33] उसी तरह से निर्मित किया जा सकता है जिस तरह से सबसे व्यापक रूप से शोध किए गए कप्रेट उच्च तापमान सुपरकंडक्टर येट्रियम बेरियम कॉपर ऑक्साइड (YBCO) और समान रासायनिक संरचना (GdBa) का उपयोग करता है (GdBa2Cu3O7−δ )[34] इसका उपयोग 2014 में बल्क उच्च तापमान सुपरकंडक्टर में उच्चतम फंसे हुए चुंबकीय क्षेत्र के लिए एक नया विश्व रिकॉर्ड स्थापित करने के लिए किया गया था, जिसमें 17.6T का क्षेत्र दो GdBCO बल्क के भीतर फंसा हुआ था।[35][36]
निची और फॉर्मर अनुप्रयोग
गैडोलिनियम का उपयोग सुपरनोवा विस्फोटों को समझने के लिए जापानी सुपर कमियोकांडे संसूचकों में एंटीन्यूट्रिनोस का पता लगाने के लिए किया जाता है। कम ऊर्जा वाले न्यूट्रॉन जो संसूचक के अल्ट्राप्योर पानी में प्रोटॉन द्वारा एंटीन्यूट्रिनो अवशोषण से उत्पन्न होते हैं, गैडोलिनियम नाभिक द्वारा कब्जा कर लिए जाते हैं, जो बाद में गामा किरणों का उत्सर्जन करते हैं जिन्हें एंटीन्यूट्रिनो सिग्नेचर के हिस्से के रूप में पहचाना जाता है।[37]
गैडोलिनियम गैलियम गार्नेट (GGG, Gd3Ga5O12) का उपयोग नकली हीरे और कंप्यूटर बबल मेमोरी के लिए किया जाता था।[38]
सुरक्षा
| Hazards | |
|---|---|
| GHS labelling: | |
| |
| Danger | |
| H261 | |
| P231+P232, P422[39] | |
| NFPA 704 (fire diamond) | |
मुक्त आयन के रूप में गैडोलिनियम को ज्यादातर अत्यधिक विषैला बताया जाता है, लेकिन एमआरआई विषमता प्रतिनिधि चेलेटेड यौगिक होते हैं और अधिकांश व्यक्तियों में उपयोग किए जाने के लिए पर्याप्त सुरक्षित माने जाते हैं। जानवरों में मुक्त गैडोलीनियम आयनों की विषाक्तता कैल्शियम-आयन चैनल पर निर्भर कई प्रक्रियाओं के हस्तक्षेप के कारण होती है। 50% घातक खुराक लगभग 0.34 mmol/kg (IV, माउस)[40] या 100–200 mg/kg हैं। कृन्तकों में विषाक्तता के अध्ययन से पता चलता है कि गैडोलिनियम (जो इसकी घुलनशीलता में भी सुधार करता है) का केलेशन मुक्त आयन के संबंध में इसकी विषाक्तता को 31 गुना कम कर देता है (यानी Gd-केलेट के लिए घातक खुराक 31 गुना बढ़ जाती है)[41][42][43] इसलिए यह माना जाता है कि गैडोलीनियम-आधारित विषमता प्रतिनिधियों (GBCAs[44]) मनुष्यों में कीलेटिंग प्रतिनिधि की ताकत पर निर्भर करेगा हालाँकि यह शोध अभी भी पूरा नहीं हुआ है।[when?] दुनिया भर में लगभग एक दर्जन विभिन्न Gd कीलेटिंग प्रतिनिधियों को MRI विषमता प्रतिनिधियों के रूप में अनुमोदित किया गया है।[45][46][47]
गुर्दे की विफलता वाले रोगियों में नेफ्रोजेनिक सिस्टमिक फाइब्रोसिस (NSF) नामक एक दुर्लभ लेकिन गंभीर बीमारी का खतरा होता है,[48] यह गैडोलीनियम आधारित विषमता प्रतिनिधियों के उपयोग के कारण होता हैं, रोग स्क्लेरोमाइक्सेडेमा और कुछ हद तक स्क्लेरोडर्मा जैसा दिखता है, विषमता प्रतिनिधि को इंजेक्ट किए जाने के महीनों बाद यह हो सकता है। गैडोलिनियम के साथ इसका जुड़ाव वाहक अणु नहीं इसकी पुष्टि विभिन्न विपरीत सामग्रियों के साथ होने से होती है जिसमें गैडोलिनियम बहुत भिन्न वाहक अणुओं द्वारा ले जाया जाता है। इस वजह से किसी भी व्यक्ति के लिए इन प्रतिनिधियों का उपयोग करने की अनुशंसा नहीं की जाती है, जिनके गुर्दे की विफलता अंतिम चरण में होती है क्योंकि उन्हें आकस्मिक डायलिसिस की आवश्यकता होगी। GBCAs के प्रशासन के बाद एक घंटे से 2 महीने के भीतर सामान्य या लगभग सामान्य गुर्दे फंक्शन वाले विषयों में NSF के समान लेकिन समान लक्षण नहीं हो सकते हैं, इस स्थिति के लिए गैडोलीनियम डिपोजिशन डिजीज (GDD) नाम प्रस्तावित किया गया है, जो पहले से उपस्थित बीमारी या बाद में एक वैकल्पिक ज्ञात प्रक्रिया के विकसित रोग की अनुपस्थिति में होता है। 2016 के एक अध्ययन ने GDD के कई वास्तविक स्थितियों की सूचना दी।[49] हालांकि, उस अध्ययन में प्रतिभागीयों को ऑनलाइन सहायता समूहों से उन विषयों के लिए भर्ती किया गया था जिनकी पहचान गैडोलीनियम विषाक्तता के रूप में की गई थी और कोई प्रासंगिक चिकित्सा इतिहास या डेटा एकत्र नहीं किया गया था, स्थिति के अस्तित्व को साबित करने के लिए अभी तक निश्चित वैज्ञानिक अध्ययन होना बाकी है।
कनाडाई संघ ऑफ रेडियोलॉजिस्ट स्थित दिशानिर्देशों में सम्मिलित है[50] यह है कि डायलिसिस रोगियों को केवल आवश्यक होने पर ही गैडोलीनियम प्रतिनिधि प्राप्त करना चाहिए और उन्हें परीक्षा के बाद डायलिसिस प्राप्त करना चाहिए, यदि एक डायलिसिस रोगी पर विषमता-वर्धित एमआरआई किया जाना चाहिए तो यह अनुशंसा की जाती है कि कुछ उच्च जोखिम वाले विषमता प्रतिनिधियों से बचा जाए लेकिन यह नहीं कि कम खुराक पर विचार किया जाए।[50]अमेरिकन कॉलेज ऑफ रेडियोलॉजी ने सलाह है कि एहतियाती उपाय के रूप में यथासंभव डायलिसिस से पहले विषमता-वर्धित एमआरआई परीक्षाओं को बारीकी से किया जाना चाहिए, हालांकि यह एनएसएफ के विकास की संभावना को कम करने के लिए सिद्ध नहीं हुआ है।[51] एफडीए अनुशंसा करता है कि गैडोलिनियम अवधारण की क्षमता पर विचार किया जाना चाहिए जब रोगियों में कई आजीवन खुराक गर्भवती महिलाओं, बच्चों और सूजन की स्थिति वाले रोगियों में उपयोग किए जाने वाले GBCA प्रकार का चयन किया जाता है।[52]
तीव्रग्राहिताभ प्रतिक्रियाएं दुर्लभ हैं, जो लगभग 0.03-0.1% में होती हैं।[53]
मानव उपयोग के कारण गैडोलीनियम संदूषण के दीर्घकालिक पर्यावरणीय प्रभाव चल रहे शोध का विषय है।[54][55]
जैविक उपयोग
गैडोलिनियम की कोई ज्ञात मूल जैविक भूमिका नहीं है, लेकिन इसके यौगिकों का उपयोग बायोमेडिसिन में अनुसंधान उपकरण के रूप में किया जाता है Gd3+ यौगिक एमआरआई विषमता प्रतिनिधि के घटक हैं।[56] सोडियम रिसाव चैनलों को अवरुद्ध करने और सक्रिय आयन चैनलों को फैलाने के लिए विभिन्न आयन चैनल इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी (विद्युतशरक्रिया विज्ञान) प्रयोगों में इसका उपयोग किया जाता है।[57] हाल ही में गैडोलिनियम का उपयोग इलेक्ट्रॉन पैरामैग्नेटिक अनुनाद के माध्यम से एक प्रोटीन में दो बिंदुओं के बीच की दूरी को मापने के लिए किया गया है, गैडोलिनियम विशेष रूप से w-बैंड (95 GHz) आवृत्तियों पर ईपीआर (EPR) संवेदनशीलता के लिए उत्तरदायी है।[58]
संदर्भ
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बाहरी संबंध
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- Nephrogenic Systemic Fibrosis – Complication of Gadolinium MR Contrast (series of images at MedPix website)
- It's Elemental – Gadolinium
- Refrigerator uses gadolinium metal that heats up when exposed to magnetic field
- FDA advisory on gadolinium-based contrast
- Abdominal MR imaging: important considerations for evaluation of gadolinium enhancement Rafael O.P. de Campos, Vasco Herédia, Ersan Altun, Richard C. Semelka, Department of Radiology University of North Carolina Hospitals Chapel Hill
- Inside Japan’s Super Kamiokande 360 degree tour including details on adding Gadolinium to the pure water to aid in studying neutrinos
