แพทย์เตือนระวังสารทึบแสง MRI ที่ประกอบด้วยแกโดลิเนียม

แนะนำ

แกโดลิเนียมถูกค้นพบโดย Jean Charles G. de Marignac ในปีพ.ศ. 2423 และได้รับการตั้งชื่อตามแหล่งกำเนิด ซึ่งก็คืออิตเทรียมซิลิเกต โดยได้รับการตั้งชื่อตามนักเคมีชาวฟินแลนด์ J. Gadolin เพื่อเป็นเกียรติแก่การมีส่วนสนับสนุนของเขาในการวิจัยแร่ธาตุหายาก

แกโดลิเนียมเป็นธาตุชนิดเดียวกับธาตุหายากส่วนใหญ่ แร่ธาตุหลักได้แก่ มอนาไซต์และบาสต์เนไซต์ มีเนื้อหาอยู่ในเปลือกโลกเป็นอันดับที่ 6 ในบรรดาธาตุหายากทั้งหมด โลหะแกโดลิเนียมถูกแยกออกมาในรูปแบบบริสุทธิ์เป็นครั้งแรกโดย Paul Émile L. de Boisbaudran ราวปี พ.ศ. 2429

แกโดลิเนียม Gd

เลขอะตอม : 64

น้ำหนักอะตอม: 157.25 u

โครงสร้างอะตอม: โครงสร้างอิเล็กตรอนชั้นนอกสุดของแกโดลิเนียมคือ 4f⁷ 5d¹ 6s² คุณสมบัติทางกายภาพ/เคมี: เป็นโลหะที่มีประกายแวววาวสีขาวเงิน เนื้อนุ่ม และมีความเหนียวเล็กน้อย

มันทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศแห้งช้าและค่อนข้างเสถียร อย่างไรก็ตาม การจะเก็บรักษาในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นนั้นไม่ใช่เรื่องง่าย มันจะสูญเสียความแวววาวในอากาศอย่างรวดเร็วเมื่อเปียกความชื้น และเกิดเป็นชั้นออกไซด์สีดำของฟิล์มแกโดลิเนียมบนพื้นผิว ซึ่งหลุดออกได้ง่าย ละลายได้ในกรดเจือจาง

แกโดลิเนียมมีพาราแมกเนติกที่แข็งแกร่ง สามารถไปถึงจุดคูรีได้เมื่ออุณหภูมิต่ำกว่า 16°C มันเป็นธาตุเดียวเท่านั้นนอกเหนือจากธาตุเหล็กที่สามารถผลิตเฟอร์โรแมกเนติกได้ที่อุณหภูมิใกล้เคียงกับอุณหภูมิห้อง

พื้นที่การใช้งานหลักของแกโดลิเนียม:

• การถ่ายภาพทางการแพทย์: แกโดลิเนียมเป็นหนึ่งในองค์ประกอบหลักที่ใช้ในการถ่ายภาพด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและสารทึบแสงพาราแมกเนติกตัวแรกของโลก ในปีพ.ศ. 2524 นักเคมีได้สังเคราะห์สารประกอบคีเลตแกโดลิเนียม Gd-DTPA ซึ่งสามารถใช้เป็นสารคลายกล้ามเนื้อในระบบถ่ายภาพด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าหรือสารทึบแสงที่ฉีดเข้าสู่ร่างกายของผู้ป่วยเพื่อเพิ่มความคมชัดของภาพ MRI ซึ่งจะช่วยให้แพทย์มองเห็นเนื้อเยื่อและอวัยวะต่างๆ ได้ชัดเจนยิ่งขึ้น และสามารถวินิจฉัยโรคได้

• แท่งควบคุมปฏิกิริยานิวเคลียร์: แกโดลิเนียมใช้เป็นแท่งควบคุมในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เพื่อควบคุมอัตราการเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ การปรับตำแหน่งแท่งควบคุมแกโดลิเนียมจะช่วยให้ควบคุมความเข้มข้นของปฏิกิริยานิวเคลียร์ได้ เพื่อให้แน่ใจว่าเครื่องปฏิกรณ์ทำงานได้อย่างเสถียร

• หลอดเอกซเรย์: ได้รับการนำมาใช้ในเทคโนโลยีรังสีนิวตรอนเพื่อตรวจจับข้อบกพร่องภายในของโลหะอย่างประสบความสำเร็จ ในอุตสาหกรรมต่อเรือและระบบการบิน ใช้เพื่อตรวจจับรอยแตกร้าวและข้อบกพร่องด้านโครงสร้างในตัวเรือและลำตัวเครื่องบิน

• วัสดุแม่เหล็ก: แกโดลิเนียมสามารถนำไปใช้ทำโลหะผสมแกโดลิเนียมเหล็ก (Gd-Fe) ซึ่งเป็นวัสดุแม่เหล็กที่มีความแข็งแรงทางแม่เหล็กสูง ใช้ในแอปพลิเคชันต่างๆ มากมาย รวมถึงไดรฟ์ดิสก์ ตัวแยกแม่เหล็ก ตัวระบายความร้อนด้วยแม่เหล็ก และเป็นสารเติมแต่งโลหะผสมในเหล็กพิเศษ

• เชื้อเพลิงนิวเคลียร์: ¹⁵⁷Gd มีหน้าตัดการดูดซับนิวตรอนสูง ดังนั้นจึงใช้ในการผลิตเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ในแอปพลิเคชันพลังงานนิวเคลียร์

• การใช้งานอื่นๆ: สามารถใช้ในการผลิตแกโดลิเนียมแกลเลียมการ์เนต (GGG), แกโดลิเนียมที่เจือปนด้วยการ์เนตอลูมิเนียมอิตเทรียม (Gd:YAG), สารเติมแต่งโลหะผสมเหล็กและโครเมียม, ตู้เย็นแม่เหล็ก, เครื่องตรวจจับประกายแสง PET, ซีเรียที่เจือปนด้วยแกโดลิเนียม (GDC) ซึ่งใช้เป็นอิเล็กโทรไลต์เซรามิกสำหรับเซลล์เชื้อเพลิงออกไซด์ของแข็ง, ฟอสเฟอร์สีเขียวสำหรับหลอดรังสีแคโทด, แกโดลิเนียมแบเรียมคอปเปอร์ออกไซด์ (GdBCO) ตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูง ฯลฯ