Gadolinyum Oksit, Gadolinium Oxide, Gadolinium Sesquioxide, Gadolinium Trioxide, Gadolinia, 12064-62-9

Gadolinyum Oksit, Gadolinium Oxide, Gadolinium Sesquioxide, Gadolinium Trioxide, Gadolinia, 12064-62-9

Gadolinyum(III) oksit genel bakış

Gadolinyum(III) oksit (Gd₂O₃), yüksek erime noktasına, paramanyetik davranışa ve optik kararlılığa sahip bir nadir toprak oksittir. Kimyasal inertliğiyle seramik ve optik uygulamalarda; manyetik ve nükleer özellikleriyle elektronik, mıknatıs ve reaktör teknolojilerinde kritik rol oynar.

Kimyasal kimlik

• Kimyasal adı: Gadolinyum(III) oksit

• Formül: Gd₂O₃

• Molekül ağırlığı: 362.50 g/mol

• CAS numarası: 12064-62-9

• EC numarası: 234-169-7

• Görünüm: Beyaz–açık pembe toz (saflığa ve iz elementlere bağlı nüanslar)

• Kristal yapı: Kübik ve monoklinik fazlar (sentez ve ısıl geçmişe bağlı)

• Yoğunluk: ~7.3–7.5 g/cm³

• Erime noktası: ~2,420 °C

• Çözünürlük: Suda çözünmez; kuvvetli asitlerde yavaşça çözünür (kompleksleştiriciler ile hızlanır)

Fiziksel ve kimyasal özellikler

• Manyetik davranış: Paramanyetik; Gd³⁺ iyonunun 4f elektronları nedeniyle güçlü manyetik duyarlılık sağlar.

• Optik özellik: Yüksek kırılma indisi ve IR geçirgenliği; düşük ışık saçılması hedeflenen şeffaf seramiklerde değerlidir.

• Isıl kararlılık: Yüksek sıcaklıklarda faz kararlı; tane sınırı stabilitesi katkı malzemesi olarak iyidir.

• Kimyasal inertlik: Oksidatif ortamda kararlı; çoğu alkali ve nötr ortamda reaktif değildir.

• Reaktivite: Asitlerle tuzlarına (örn. Gd(NO₃)₃) dönüşür; redoks olarak +3 oksidasyon basamağı kararlıdır.

Üretim ve ticari dereceler

• Kaynaklar: Bastnazit/monazit türevi nadir toprak akımları; iyonik kil yatakları.

• Proses akışı: Asit liçi → REE solvent ekstraksiyonu → seçici çöktürme (hidroksit/karbonat) → kalsinasyon (Gd₂O₃) → öğütme ve sınıflandırma.

• Saflık sınıfları:

  • Teknik sınıf: %99.9 (3N) – seramik, refrakter.

  • Yüksek saflık: %99.99–%99.999 (4N–5N) – optik, elektronik, manyetik kristaller.

• Partikül boyutu/morfoloji: Nano (20–100 nm), submikron, mikronize D50 0.5–5 µm; aglomera kontrolü; BET 5–30 m²/g hedefleri.

Uygulamalar ve mekanizmalar

• Manyetik ve mikrodalga malzemeler:

  • GGG (Gadolinium Gallium Garnet): Lazer ve mıknatıs uygulamaları için garnet kristal hostu; Gd₂O₃ ana öncül.

  • YIG benzeri sistemler: Mikrodalga cihazlarda ferrimagnetik davranış için garnet türevleri.

• Optik ve lazer:

  • Şeffaf Gd₂O₃ seramikleri: IR pencereleri, yüksek sıcaklık gözlem camları; düşük saçılma için tane boyutu ve porozite kontrolü kritik.

  • Dopant/host kombinasyonları: Nadir toprak katkılı fosfor ve lazer hostlarına öncül oksit.

• Nükleer teknoloji:

  • Nötron soğurucu: Gd izotoplarının yüksek nötron yakalama kesiti; reaktör kontrol çubukları ve yakıt katkılarında bileşik formda kullanıma öncül.

• Tıp ve görüntüleme:

  • MRI kontrast ajanları: Klinik ajanlar şelatlı Gd bileşikleri olsa da hammadde zincirinde Gd₂O₃ kritik gadolinyum kaynağıdır.

• İleri seramik ve metalurji:

  • Tane sınırı stabilizasyonu: Yüksek sıcaklık dayanımı ve sünme direnci için oksit katkısı.

  • Parlatma/abonoz aşındırma: Özel optik yüzey sonlandırmada kimyasal olarak daha nötr alternatif.

Tedarik ve ERP spesifikasyon parametreleri

• Saflık: 3N/4N/5N; toplam REE ve iz metal limitleri (Fe, Si, Ca, Al, Na, Cl, S, Pb) bazlı CoA gereklidir.

• Partikül dağılımı: D10/D50/D90, aglomera oranı, elek bakiyesi; nano sınıfta ikincil aglomerasyon notu.

• BET yüzey alanı: Sinterleme ve dispersiyon performansı için kritik.

• LOI (kızdırma kaybı): Hidroksit/karbonat kalıntıları ve adsorbe nem göstergesi.

• Faz saflığı: XRD ile Gd₂O₃ faz doğrulaması; hidroksit/oksiklorür fazlarının yokluğu.

• İyonik/koloidal saflık: Elektronik/optik kullanım için düşük klorür/sülfat; iletkenlik sınırları.

• Paketleme: Nem bariyerli, antistatik (nano sınıf) ambalaj; lot/seri izlenebilirlik etiketleri.

• Logistik: UN sınıflaması genelde tehlikesiz katı; gümrük için GTIP/HS 2846.90 genel nadir toprak oksitler sınıfı değerlendirilebilir.

Güvenlik, depolama ve uygunluk

• Toksisite: Düşük akut toksisite; ince tozlar solunum/ göz tahrişi yapabilir.

• PPE: Eldiven, gözlük, toz maskesi (FFP2/FFP3 nano/submikron için).

• Depolama: Kuru, kapalı, nemden uzak; higroskopik yüzey hidroksilasyonu minimize edilmelidir.

• Atık: Nadir toprak oksit atıkları; yerel mevzuata uygun inert/tehlikesiz yönetim pratikleri.

• Dokümantasyon: SDS, TDS, CoA (iz metal, PSD, BET, LOI, faz analizi); REACH/RoHS beyanları talep edilebilir.

Diğer isimler / Synonyms

• Türkçe: Gadolinyum Oksit, Gadolinyum(III) Oksit, Gadolinyum Trioksit, Gadolinyum Sesküioksit, Gadolinia, Gd₂O₃

• İngilizce: Gadolinium Oxide, Gadolinium(III) Oxide, Gadolinium Sesquioxide, Gadolinium Trioxide, Gadolinia, Gd₂O₃