Елемент N64 – гадоліній відкритий у 1880 році. Першовідкривач цього елемента – швейцарський хімік Жан Шарль Галіссар де Марінбяк (1817-1894) довгий час працював у Франції. Загальні наукові інтереси – рідкі землі і спектральний аналіз – зблизили його з Лекоком де Буабодраном. Саме Лекок де Буабодран, за згодою Маріньяка, назвав гадолінієвою відкриту ним нову рідку землю. А через два роки після смерті Маріньяка був вперше отриманий у відносно чистому виді елементарний гадоліній. Між іншим, це був перший випадок в історії науки, коли хімічний елемент назвали в пам'ять про вченого, член-кореспондента Петербурзької академії – Юхана Гадоліна, що був одним з перших дослідників рідких земель.
На перший погляд, за фізичними і хімічними властивостями гадоліній нічим не відрізняється від інших рідкоземельних металів. Це метал, який несильно окисляється на повітрі; стосовно кислот та інших реагентів поводиться так само, як лантан і церій. Але з гадолінію починається ітрієва підгрупа рідкоземельних елементів, а це значить, що на електронних оболонках його атомів повинні бути електрони з антипаралельними спинами.
Всього один додатковий електрон з'явився в атомі гадолінію в порівнянні з атомом попереднього елемента самарію. Він, цей додатковий електрон, потрапив на другу зовні оболонку, а перші п'ять електронних “шарів”, в атомах самарію і гадолінію побудовані однаково. Всього один електрон і один протон у ядрі, але як перетворюють вони деякі властивості чергового лантаніду !
Гадоліній має найбільший перетин захоплення теплових нейтронів, 46000 барн – така ця величина для природної суміші ізотопів гадолінію. А в гадолиния-157 (його частка в природній суміші 15.68 %) перетин захоплення перевищує 150000 барн. Гадоліній-157 – “рекордсмен” серед усіх стабільних ізотопів.
Звідси використання гадолінію при керуванні ланцюговою ядерною реакцією і для захисту від нейтронів. Правда, ізотопи гадолінію, 157Gd і 155Gd, активно захоплюючи нейтрони у реакторах досить швидко “вигорають” –перетворюються в “сусідні” ядра, у яких перетин захоплення на багато порядків менший. Тому в конструкціях регулюючих стержнів з гадолінієм можуть конкурувати інші рідкоземельні елементи, насамперед самарій і європій.
Але не тільки рекордними перетинами захоплення знаменитий гадоліній. У нього найбільший з усіх лантанідів питомий електроопір, приблизно вдвічі більший, ніж у його аналогів. Питома теплоємність гадолінію майже в два рази більша, ніж у лантану і церію. Нарешті, магнітні властивості ставлять елемент N64 в один ряд із залізом, кобальтом і нікелем. У той час як лантан та інші лантаніди парамагнітні, гадоліній – феромагнетик, причому навіть більш сильний, чим нікель і кобальт. Але залізо і кобальт зберігають феромагнітність і при температурах порядку 1000°С, нікель – до 631°С. Гадоліній же втрачає цю властивість, будучи нагрітий усього до 290°С.
Незвичайні магнітні властивості й у деяких сполук гадолінію. Його сульфат і хлорид (гадоліній, до речі, завжди тривалентний), при розмагнічуванні, помітно охолоджуються. Цю властивість використовували для одержання наднизьких температур. Спочатку сіль складу Gd2(SO4)3*8H2O поміщали в магнітне поле і охолоджували до гранично можливої температури. А потім давали їй розмагнітитися. При цьому запас енергії, яким володіла сіль, зменшувався, і наприкінці досліду температура кристалів від абсолютного нуля відрізнялася усього на одного тисячну градуса.
Наднизькі температури відкрили ще одне застосування елементу N64. Сплав гадолінію з церієм і рутенієм у цих умовах стає надпровідним. В той же час у ньому спостерігали слабкий феромагнетизм. Таким чином, для магнетохімії і сам гадоліній, і його сполуки та сплави становлять неабиякий інтерес.
Інший сплав гадолінію – з титаном – застосовують як активатор у стартерах люмінесцентних ламп.
