（英文名：Gadolinium）為第六周期IIIB族f區元素，符號為Gd，原子序數為64。是在地殼ree中含量排行第六的鑭系金屬，純態的釓具有銀白色光澤，延展性好。釓呈鐵磁性，會受到磁體的強烈吸引。與水、稀酸反應可放出氫氣，與氧氣反應生成產物氧化釓。
釓在地殼中的含量為0.000636%，主要存在于礦物獨居石和氟碳鈰礦中，在印度、巴西、美國和中國均有分布。
釓一般多作為混合稀土使用，也可用作石油、?化工和環保催化劑，化合物可用于制備彩電顯像管和計算機顯示器中的磷光體。
可用于制備磁致冷劑，減少氟利昂等冰箱制冷劑的使用，降溫迅速。因為磁制冷具有無污染、 低噪音、能耗小、體積小、易維護、壽命長等獨特優點，很有希望成為取代氟[fú]利昂的綠色技術。
在醫療方面用作靜脈注射用的含釓對比劑（GBCA），主要用于磁共振成像（MRI）檢查時增強內臟器官、血管和組織的影像質量。
釓可沉積在人體和動物器官中，例如腦、骨和皮膚等。在進行多次增強造影MRI掃描后，可能會造成釓在腦部逐漸沉積的風險。
發展歷史
1880年，瑞士化學家馬里納克（Marignac J. C. G.）從鈮酸釔礦中首先分離出一種新的不純的稀土氧化釓。這是釓元素的前身。
法國化學家Jean de Marignac和Paul Emile Ricochet de Boisbaudelin于1886年從礦物釔[yǐ]-硅-鈹中共同發現并鑒定了釓元素，并經雙方同意將該元素命名為釓( Gadolinium)，從此確立了釓元素的存在。釓元素采用芬蘭著名化學家約翰·加多林（Gadolin）的名字命名，以此來紀念他對鑭[lán]系元素的研究做出的重大貢獻。
1961年，針對金屬內的元素遷移方法首次應用于稀土提煉中。
在磁性制冷領域，第一個在室溫附近運行的磁性冰箱原型是由美國宇航公司與美國國家能源部在愛荷華大學所設的國家實驗室合作開發的。1996年，該原型使用釓作為工作材料，并使用超導磁鐵作為磁場源。
美國依阿華州立大學Ames實驗室的二位教授Pecharscky和Gschneidner，于1997年發現了具有巨磁效應的Gd-硅Ge系列合金，其磁熵[shāng]是該溫度范圍內最佳材料的2-10倍。
分布范圍
與大多數稀土一樣，提煉釓最重要的釓礦物是獨居石和氟碳。鈰獨居石是一種ree和鈣的混合物，主要作為副礦物，產在花崗石、正長巖、片麻巖和花崗偉晶巖中，與花崗巖有關的熱液礦床中也有產出。主要礦床是濱海砂礦和沖積砂礦。世界上最重要的濱海砂礦床分布在澳大利亞沿海、巴西及印度沿海等。此外，斯里蘭卡、馬達加斯加、南非、馬來西亞、泰國、韓國、朝鮮等地也有含獨居石的重砂礦床。我國的白云鄂博礦區也是缽獨居石的重要產地。市售的釓是通過離子交換從釓礦石中提取的。
氟碳鈰鑭礦主要產于堿性巖、堿性偉晶巖及有關的熱液礦床中，與螢石、重晶石、方解石等共生，主要產地是中國、美國、俄羅斯。
釓也可以從稀土中提取。2022年中國稀土礦產量最高，另外產量較大的礦區分布在美國、澳大利亞以及緬甸，2022年全球稀土總產量達30萬噸。世界稀土儲備量達13百萬噸，其中中國儲量最高，其次是越南。中國的稀土資源非常豐富，就工業儲量而言，位居世界第一，主要分布在內蒙古自治區白云鄂博礦區、廣東省以及廣西壯族自治區，另外還有江西廬南、尋烏縣等地，這種礦的釓含量高，便于制備釓和提取其他重稀土金屬，提供了豐富的原料。
理化性質
物理性質
金屬釓呈現銀白色，具有延展性，釓的亞晶格層中的七個未配對電子在室溫下引起強烈的順磁效應，使其帶有磁性。釓在干燥空氣中比較穩定，在濕空氣中失去光澤；釓有最高的熱中子俘獲面，可用作反應堆控制材料和防護材料；用釓鹽經磁化制冷可獲得接近絕對零度的超低溫。
金屬釓的一般狀態下為塊體，經過SPS燒結可依次轉化為原始顆粒燒結態——非晶態——非晶、納米晶混合態——納米晶態。
室溫下釓是順磁性，冷卻后呈現鐵磁性，其特性可以用來改善永磁體。釓元素在室溫下有很強的磁熱效應，其溫度會隨磁場強度的變化而變化。
化學性質
與稀酸反應
釓溶于酸，生成相應的鹽，并放出氫氣。
與氧氣反應（燃燒或緩慢氧化）
釓在氧氣中燃燒生成白色的氧化釓粉末。
在潮濕空氣中，因形成松散易脫落的片狀白色氧化物覆蓋表面而非常緩慢地失去光澤，這些氧化物會從金屬表面剝離而把新鮮的金屬表面暴露于空氣中，因此金屬會在空氣中一直遭到腐蝕。
釓的化合物
釓的氫氧化物
釓的氧化物三氧化二釓呈堿性，其水合反應堿性氫氧化釓。
二氧化碳通入混懸有氫氧化釓的熱水中，生成有細微的水合堿式碳酸釓針狀物。
釓的非金屬化合物
氧化軋(GdO）
由釓鹽煅燒制得，可溶于酸生成對應的鹽。
溶解于氫溴酸中的氧化釓放在硫酸上蒸發，會有小的六水合溴化釓正交(晶)的平片體形成。
當氧化伉溶解于硝酸(3摩爾/升)中后，并以煮沸除去過量的酸，則有硝酸釓形成。
含氧酸鹽
硫酸[Gd2(SO4)3]
(2) 氧化釓易溶于硫酸而生成八水合硫酸釓的閃光結晶。
釓的放射性同位素
在核反應方面，釓是穩定元素，但釓152是放射性同位素，能進行α衰變
制備方法
工業制法
電解精煉法
電解法提純釓利用特殊的純稀土金屬作為電解陰極，粗稀土釓作為可溶性陽極，在合適的電解工藝條件下，粗釓會形成一定濃度的釓離子，溶解在液體中，再沉淀在陰極上。
此方法具有控制雜質元素使與陽極金屬分離，不干擾提純的優點。
電解精煉釓的設備見圖所示。
真空熔煉法
在真空或負壓的惰性氣氛中，將雜質從金屬熔點以上的液態金屬中揮發出來。這種方法的優點是可去除稀土金屬中的礦渣和多余的還原劑，并可附帶去除高飽和蒸氣壓下的金屬和非金屬雜質以及一些氣態的雜質。
事實證明，通過真空溶解的預純化可以獲得高純度的稀土金屬，其純度在99.5%~99.9%之間（質量分數，以下類似）。
真空蒸餾法
真空蒸餾法的提純包括升華和蒸發，Gd通常通過蒸餾法提純。如果蒸餾溫度過低，可以有效去除飽和蒸汽壓稍低的金屬雜質和大部分堝雜質，但稀土金屬的蒸發速度過低，與爐內殘留氣體碰撞的概率相對較高，導致O、N等氣體雜質增多，提純周期較長。
這種方法是3N級以上稀土金屬批量化制備的主流技術，對于4N級以上高純稀土金屬，需要多次蒸餾提純。
熔鹽（電化學）脫氧法
通過利用稀土金屬和熔鹽之間的氧氣分布差異，使氧氣從金屬中進入熔鹽中；或者通過直流電將熔鹽中凈化的稀土金屬作為陰極，高純度石墨或碳棒作為陽極，金屬中的O與活性金屬（如Ca金屬）反應并進入熔鹽，到達陽極表面產生CO或CO2，從而實現脫氧。
區域熔煉法
這是一種在金屬樣品上移動一個狹窄的熔化區，利用固相和液相之間的雜質濃度差異進行雜質分離的精煉方法。當固相和液相共存時，固相和液相的雜質濃度不同，該比率被稱為分布系數k。對于k<1的雜質，熔化區移動到鋼錠的另一端，鋼錠在熔化區的開始就被凈化；對于k>1的雜質，熔化區移動到鋼錠的另一端；如果k≈1，就不會達到提純的效果。
經區域熔煉后，雜質在料棒兩端富集，切除掉端部后，可獲得高純度的稀土金屬，稀土金屬的純度可達到 4N 級以上。
固態電遷移法
在提純過程中，首先對爐子進行抽真空和燒制，以去除爐壁、管道和爐子部件上的吸附氣體，然后將待提純的料裝入爐內，抽空至l0??Pa或更高的壓力，并接受直流或脈沖電流，或恒定真空并充入惰性氣氛，通過電流加熱至恒定溫度達到提純的目標。
實驗室制法
等離子體熔煉提純
一種使用等離子弧作為熱源，輔以惰性氣體（如氣）、還原氣體（如氫氣）或兩者的混合物作為介質的熔煉或提純金屬的方法。
在高溫下，氣態氫離解形成H原子，H原子在原子上具有很強的還原性，有利于金屬中氣態雜質的去除；當Ar+H?作為等離子體源時，稀土金屬中的O、N和C等雜質與H原子反應，形成H?O、NH?和CH?，同樣實現了雜質的去除。
電子束熔煉提純
在真空條件下，通過電子束在水冷銅坩堝中加熱金屬材料來提純稀土金屬的方式，通常用于提純難熔金屬，主要是去除稀土金屬中具有高飽和蒸汽壓的雜質和一些氣態的雜質。事實證明，利用電子束對La金屬進行熔化和精煉可以有效地去除Mg、Li、Mn、Cr、Fe和Ti等雜質。另一方面，雜質Ni和Si的飽和蒸汽壓比La高得多，它們難以被清除。
固相外吸氣法
這種機制利用的是：當吸附劑在密封的真空環境中被加熱到高溫時，吸附劑和被提純金屬中的非金屬雜質之間的結合力會變得更強，從而使非金屬雜質從待提純金屬中擴散到吸附劑上并被清除。
應用領域
工業方面
作為中子吸收劑
在原子能工業中，利用銪和釓的同位素的中子吸收截面大的特性，作為中子吸收劑，釓的兩種同位素都是最有效的中子吸收劑，盡管它們的稀有性限制了它們的使用，但它們仍然被廣泛用于制造輕水堆和快中子增殖堆的控制棒，用來吸收中子以確保停止反應堆的連鎖反應，另外釓還作為合金添加劑使特種鋼獲得特殊的性質。
作為磷光來源
像許多鑭系金屬一樣，釓化合物被用來在彩色電視管和計算機顯示器中產生磷光。釓是鐵磁性的，與鐵鈷一樣，會被四氧化三鐵強烈吸引。
用于中子射線攝影
釓已被成功地用于新的中子射線攝影技術，以檢測有問題的金屬部件。它被用于航空航天和造船業，用來檢測船體的裂縫和結構缺陷。
磁性致冷劑
用作磁性冷卻劑的元素釓，在室溫條件中有著強烈的磁熱效應，溫度表現隨磁場的強度改變而不同。原理是在冷卻過程中，由于磁偶極子的取向，磁性材料在一定的外部磁場影響下會發熱。當磁場被移除，材料處于隔絕傳熱狀態時，材料的溫度會下降。
釓被稱為 "世界上最冷的金屬"，因為使用釓作為磁致冷劑的磁制冷機器可以產生極低溫度的環境。
這種磁冷卻使得減少冰箱中的制冷劑（如CFC氟利昂）的使用和快速降低溫度成為可能。為此，全世界都在努力使用釓元素及其合金來制造高效的磁性冷卻器。由于其獨特的優勢，如環境友好、低噪音、低能耗、小尺寸、易維護和長壽命等等，磁制冷是前景明朗的 一項"綠色 "技術，有望取代氯氟碳化合物。
其他
通常情況下，釓作為一種混合稀土的材料被應用，除此之外它還在石油、環境催化劑和化學材料中被運用。釓還用于光纖、光盤（結合了磁性和光學特性）和防止核輻射的材料中。
醫療方面
作為造影劑
釓造影劑（釓對比劑，gadolinium?based contrastagents，GACAs）廣泛用于磁共振成像（MRI），通過減少質子弛豫時間來增強病變組織和正常組織的對比度，能夠改善器官、血管和組織的圖像質量。釓造影劑的使用有利于疾病定位和定性診斷。
釓-二乙烯三胺-五乙酸（DTPA）配位化合物可用作磁共振成像（MRI）中的圖像強度調節劑，類似透射線的造影劑的作用。
安全事宜
毒性
毒理學研究
釓的推薦注射劑量為0.1mmol/kg體重（0.2mL/kg)。一些特殊的制劑允許最大至0.3mmol/kg體重或大多數釓制劑的3倍劑量。在老鼠試驗中得到的致死劑量（LD50—殺死半數受試對象的劑量）為6~20mmol/kg。其總不良反應發生率為3%~5%。
除了安全性，劑量也應該需要進行臨床評估。因為劑量增加到一個點，觀察病變和結果的能力也應隨之增加。標準的最佳劑量是基于體重計算出來的。在一些情況下，較高弛豫率的試劑能夠使信號強度增加，而如果使用標準的制劑則需要雙倍的劑量才能達到同樣的效果。
釓為一種重金屬被人們所認識，而天然的重金屬包括對人類來說是可以致死的。人體內可以結合Gd3+的位點位于細胞膜、轉運蛋白、酶和骨基質[和（或）網狀內皮組織系統：肺、肝臟、脾和骨]。由于人體無法排泄這些金屬，它們可以在人體組織中停留較長時間，因此釓在自然狀態下有劇毒和累積毒性。
游離的釓離子不會被排出體外，而是在體內積聚，因此會對人體產生毒性。而釓離子與合物（如DTPA）的結合會構成一個線性或更穩定的大環結構，可以減少其毒性，并確保它們全部從腎臟迅速排出。
降低毒性措施
結合螯合劑
螯合劑對金屬離子有高親和性，可以與金屬離子的部分位點結合，能夠將釓離子與這樣的螯合劑結合可以極大地降低毒性且可以被人體輕松排出體外。一位有正常腎功能的患者，釓的生物半衰期小于2小時。如果患者的腎功能受損，這個時間就會延長。不同類型的釓試劑是不同的。
使用高效釓制劑
部分釓制劑可以用更小的劑量達到與一定量標準釓制劑相同的的效果。在全球有很多順磁性的釓試劑被批準使用（這些試劑因其螯合物不同而不同），一些試劑是線性分子而其他的是大環分子，一些試劑是離子型的其他的是非離子型的，大多數試劑由腎臟排出體外。例如一種釓螯合物—釓貝葡胺（Gd-BOPTA），通過腎臟（小部分）也通過肝膽系統排泄，因此可用于肝臟成像，這種試劑有比標準釓制劑更高的弛豫率。因此，Gd-BOPTA按標準劑量注射（0.1mmol/kg體重）會產生標準釓制劑雙倍劑量的增強效果。
健康危害
釓元素滯留體內
與釓相關的對比劑極少存在安全隱患。為了將釓作為一種對比劑安全地使用，通常將釓與一種分子結合或螯合。結合的穩定性是其安全性的一項重要考慮因素。如果分子不穩定（即釓很容易與螯合物分離）將會使釓元素滯留體內。
2017年5月，美國食品藥品監督管理局評估了已發表的研究報告，表明釓可能沉積在人類和動物器官中，包括大腦、骨骼和皮膚，并收集不良事件報告。包括歐洲藥品管理局和加拿大衛生部在內的國外監管機構也公布了有關GBCA安全性的信息，警告說反復進行造影劑增強MRI掃描后釓會在大腦中逐漸沉積的風險。
現有的證據表明，線性和大環類GBCA均會在大腦中發生痕量釓沉積，但線性的沉積量比大環類高。應謹慎使用GBCA，在必須使用的情況下，應使用最低批準劑量，并在重復給藥前仔細進行獲益風險評估。
研究表明，重復注射GBCA會導致釓在大腦內部腫塊中沉積，而且沉積量與注射劑量呈線性關系，但釓沉積的機制及其對神經系統的影響仍然需要緊急調查。
釓制劑的副作用
釓的大多數副作用是溫和的，持續時間短。副作用的總頻率為3%至5%，包括惡心、頭痛和注射部位癥狀。過敏反應是其中很罕見的，但有過敏、哮喘或對藥物、碘造影劑或釓有不良反應史的患者更可能出現不良反應，這些患者應謹慎對待釓制劑的使用。釓噴酸葡胺和歐乃影會導致血清鐵的可逆性增加，在一些使用釓噴酸葡胺的病例中能夠檢測到膽紅素含量的上升。
釓制劑的禁忌癥
患腎衰竭又被注射釓的患者表現為“樹皮樣”的皮膚，被誤診為硬皮病。這種情況被稱為腎源性纖維化皮膚病（NFD），不僅影響皮膚,也影響器官系統。由此，這種情況被稱為NSF。NSF是一種實際沒有任何治愈方法的致死性疾病，盡管治療確實有所幫助,但必須立刻治療。很多NSF的癥狀會自對比劑注射起幾天到幾個星期都不出現。在腎功能正常的患者中沒有NSF的病例報道，因此腎衰竭是釓制劑的禁忌證，而腎衰竭的患者是應用釓的相對警惕人群。
急救措施
對于意外過量可能會引起由釓噴酸葡胺注射液的高滲性導致的反應（肺動脈壓升高，滲透性利尿，血容量過高和脫水），可通過血液透析從體內清除軋噴酸葡胺注射液。（在臨床使用中，未觀察到或報告過繼發于釓噴酸葡胺（常用的磁共振成像造影劑）藥物過量的中毒征象）
參考資料 >
Gadolinium | Gd - PubChem.PubChem.2023-02-26
釓.中國大百科全書.2025-05-12
藥品不良反應信息通報（第76期） 關注含釓對比劑反復使用引起腦部釓沉積風險 .國家藥品監督管理局藥品評價中心.2023-03-02
美國地質勘探局2023年稀土數據.美國地質勘探局.2023-04-09