ગૅડોલિનિયમ (Gd) નો પરિચય
ગૅડોલિનિયમ, જેનું રાસાયણિક પ્રતીક Gd છે, તે 64 પરમાણુ ક્રમાંક ધરાવતું એક તત્વ છે. તે લેન્થેનાઇડ શ્રેણીનો સભ્ય છે, જે આવર્ત કોષ્ટકના ગ્રુપ 3, પિરિયડ 6 માં જોવા મળતા દુર્લભ-પૃથ્વી તત્વોનો સમૂહ છે. તે ચાંદી-સફેદ, મલેબલ (ઘાટ આપી શકાય તેવું) અને ડક્ટાઈલ (તાર બનાવી શકાય તેવું) ધાતુ છે. ગૅડોલિનિયમ અનન્ય ચુંબકીય ગુણધર્મો દર્શાવે છે, જે ઓરડાના તાપમાને પ્રબળ રીતે ફેરોમેગ્નેટિક બને છે, આ લાક્ષણિકતા માત્ર લોખંડ, નિકલ અને કોબાલ્ટ જેવા કેટલાક અન્ય તત્વો દ્વારા વહેંચવામાં આવે છે.
સામાન્ય ગુણધર્મો
ગૅડોલિનિયમ એક મધ્યમ નરમ ધાતુ છે જે ભેજવાળી હવામાં ઝાંખી પડે છે અને ઓક્સાઇડનું આવરણ બનાવે છે. તેનું ગલનબિંદુ આશરે 1312 °C છે, અને ઉત્કલનબિંદુ લગભગ 3273 °C છે. અન્ય લેન્થેનાઇડ્સની જેમ, ગૅડોલિનિયમ તેના સંયોજનોમાં સામાન્ય રીતે +3 ઓક્સિડેશન અવસ્થામાં જોવા મળે છે.
રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાશીલતા
ગૅડોલિનિયમ એક પ્રતિક્રિયાશીલ ધાતુ છે, જોકે આલ્કલી ધાતુઓ અને આલ્કલાઇન પૃથ્વી ધાતુઓ કરતાં ઓછું પ્રતિક્રિયાશીલ છે. તેની પ્રતિક્રિયાશીલતા અન્ય લેન્થેનાઇડ્સની લાક્ષણિકતા છે.
પાણી સાથે પ્રતિક્રિયા
ગૅડોલિનિયમ ઠંડા પાણી સાથે ધીમે ધીમે પ્રતિક્રિયા કરીને ગૅડોલિનિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ અને હાઇડ્રોજન ગેસ બનાવે છે. ગરમ પાણી સાથે પ્રતિક્રિયા વધુ જોરદાર બને છે. પાણી સાથે તેની પ્રતિક્રિયા દર્શાવતું રાસાયણિક સમીકરણ આ મુજબ છે: $2\text{Gd(s)} + 6\text{H}_2\text{O(l)} \rightarrow 2\text{Gd(OH)}_3\text{(aq)} + 3\text{H}_2\text{(g)}$
હવા સાથે પ્રતિક્રિયા
સૂકી હવામાં, ગૅડોલિનિયમ ધીમે ધીમે ઝાંખું પડે છે, અને ગૅડોલિનિયમ(III) ઓક્સાઇડનું રક્ષણાત્મક સ્તર બનાવે છે. જ્યારે હવા અથવા ઓક્સિજનમાં ગરમ કરવામાં આવે છે, ત્યારે તે સરળતાથી બળીને ગૅડોલિનિયમ(III) ઓક્સાઇડ બનાવે છે. $4\text{Gd(s)} + 3\text{O}_2\text{(g)} \rightarrow 2\text{Gd}_2\text{O}_3\text{(s)}$
એસિડ સાથે પ્રતિક્રિયા
ગૅડોલિનિયમ મોટાભાગના મંદ એસિડ્સ સાથે સરળતાથી પ્રતિક્રિયા કરીને ગૅડોલિનિયમ(III) ક્ષાર અને હાઇડ્રોજન ગેસ બનાવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ સાથે: $2\text{Gd(s)} + 6\text{HCl(aq)} \rightarrow 2\text{GdCl}_3\text{(aq)} + 3\text{H}_2\text{(g)}$
આરોગ્ય અને સલામતી પાસાં
રાસાયણિક તત્વોના આરોગ્ય અને સલામતીના પ્રભાવોને સમજવું અત્યંત મહત્ત્વપૂર્ણ છે.
ઝેરીતા
ગૅડોલિનિયમ ધાતુ પોતે ઓછી તીવ્ર ઝેરીતા ધરાવે છે. જોકે, ગૅડોલિનિયમ આયનો (Gd³⁺), ખાસ કરીને જ્યારે ચેલેટિંગ એજન્ટો સાથે બંધાયેલા ન હોય, ત્યારે જો શરીરમાં જમા થાય તો ઝેરી બની શકે છે. મેગ્નેટિક રેઝોનન્સ ઇમેજિંગ (MRI) માં ઉપયોગમાં લેવાતા કેટલાક ગૅડોલિનિયમ-આધારિત કોન્ટ્રાસ્ટ એજન્ટો કેટલાક વ્યક્તિઓમાં મગજ સહિત વિવિધ પેશીઓમાં જમા થવાની વૃત્તિ દર્શાવી છે, જેના કારણે સતત સંશોધન અને તબીબી તપાસ થઈ રહી છે. આ કોન્ટ્રાસ્ટ એજન્ટો સામાન્ય રીતે કાર્બનિક લિગાન્ડ્સ દ્વારા ચેલેટ કરાયેલા ગૅડોલિનિયમ આયનોનો સમાવેશ કરે છે જેથી તેમની ઝેરીતા ઘટાડી શકાય અને શરીરમાંથી તેમના ઉત્સર્જનને સરળ બનાવી શકાય. આવા MRI પ્રક્રિયાઓ ભારતના દવાખાનાઓમાં સામાન્ય રીતે કરવામાં આવે છે.
કિરણોત્સર્ગીતા
કુદરતી રીતે બનતું ગૅડોલિનિયમ કિરણોત્સર્ગી નથી. તે ઘણા સ્થિર આઇસોટોપ્સ (દા.ત., ¹⁵⁴Gd, ¹⁵⁵Gd, ¹⁵⁶Gd, ¹⁵⁷Gd, ¹⁵⁸Gd, ¹⁶⁰Gd) અને બે અત્યંત લાંબા આયુષ્યવાળા, નબળા કિરણોત્સર્ગી આઇસોટોપ્સ (¹⁵²Gd અને ¹⁵⁰Gd) ના મિશ્રણનો સમાવેશ કરે છે જેનો અર્ધ-આયુષ્ય બ્રહ્માંડની ઉંમર કરતાં ઘણા ગણું લાંબુ છે. વ્યવહારિક હેતુઓ માટે, કુદરતી ગૅડોલિનિયમ બિન-કિરણોત્સર્ગી માનવામાં આવે છે. ગૅડોલિનિયમના કૃત્રિમ કિરણોત્સર્ગી આઇસોટોપ્સનું ઉત્પાદન કરી શકાય છે, પરંતુ તે કુદરતી રીતે બનતા નથી.
જ્વલનશીલતા
તેના જથ્થાબંધ ધાતુ સ્વરૂપમાં, ગૅડોલિનિયમ સામાન્ય પરિસ્થિતિઓમાં અત્યંત જ્વલનશીલ માનવામાં આવતું નથી, પરંતુ તે હવામાં ઊંચા તાપમાને બળશે. ઘણી ધાતુઓની જેમ, સૂક્ષ્મ રીતે વિભાજીત ગૅડોલિનિયમ પાવડર અત્યંત જ્વલનશીલ અને સંભવતઃ વિસ્ફોટક હોઈ શકે છે જ્યારે તેને હવામાં વિખેરવામાં આવે છે, જે ઓક્સિજન સાથે પ્રબળ રીતે પ્રતિક્રિયા આપે છે.
નોંધપાત્ર રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા
ગૅડોલિનિયમ ઓક્સાઇડની રચના ગૅડોલિનિયમ માટે એક મૂળભૂત અને સામાન્ય રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા છે, જે ઓક્સિજન સાથે તેની પ્રતિક્રિયાશીલતા દર્શાવે છે. આ પ્રતિક્રિયા મહત્ત્વપૂર્ણ છે કારણ કે ગૅડોલિનિયમ ઓક્સાઇડ (Gd₂O₃) એક મહત્ત્વપૂર્ણ સંયોજન છે જે ટેલિવિઝન માટે ફોસ્ફર અને એક્સ-રે ઇન્ટેન્સિફાઇંગ સ્ક્રીન સહિત વિવિધ એપ્લિકેશન્સમાં વપરાય છે. ગૅડોલિનિયમ પોતે, અન્ય દુર્લભ પૃથ્વી તત્વો સાથે, ભારતના દરિયાકાંઠાના પ્રદેશો, જેમ કે કેરળમાં જોવા મળતા મોનાઝાઇટ રેતી જેવા ખનિજોમાંથી કાઢવામાં આવે છે, જ્યાં આ તત્વોને રાસાયણિક રીતે તેમના ઓક્સાઇડ સ્વરૂપોમાં પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે.