Gadolinio
El gadolinio es un elemento químico de símbolo Gd y número atómico 64. Es un metal de color blanco plateado, maleable y dúctil, miembro de la serie de los lantánidos. Solo se encuentra en la naturaleza en forma combinada (sal).
Identidad
- Masa atómica
- 157.253 u
- Categoría
- Lantánidos
- Grupo
- 3
- Periodo
- 6
- Bloque
- f
- Estado(s) de oxidación
- +3
- Fase (25 °C)
- Sólido
- Apariencia
- blanco plateado
Estructura electrónica
- Configuración
- 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f7 5d1
- Configuración abreviada
- [Xe] 4f7 5d1 6s2
- Electrones por capa
- 2, 8, 18, 25, 9, 2
- Electronegatividad (Pauling)
- 1.20
- Afinidad electrónica
- 13.2 kJ/mol
- 1.ª energía de ionización
- 593 kJ/mol
- Energías de ionización
- 593 · 1170 · 1990 · 4250 kJ/mol
Propiedades físicas
- Punto de fusión
- 1311.8 °C (1585 K)
- Punto de ebullición
- 2999.8 °C (3273 K)
- Densidad
- 7.9 g/cm³
- Calor molar
- 37.0 J/(mol·K)
Comportamiento químico del gadolinio
El gadolinio tiene ocho electrones externos ([Xe] 4f⁷ 5d¹ 6s²) y actúa casi siempre como +3, con electronegatividad baja (1,20). Su capa 4f semillena le da el momento magnético más alto entre los elementos a temperatura ambiente y una capacidad excepcional de capturar neutrones. Es maleable, se oxida lentamente en aire seco y con rapidez en aire húmedo.
Reactividad
4 Gd + 3 O₂ → 2 Gd₂O₃
En aire seco se empaña lentamente; en aire húmedo se cubre de óxido blanco que se descascarilla. Calentado, arde hasta óxido.
2 Gd + 6 H₂O → 2 Gd(OH)₃ + 3 H₂
Reacciona lentamente en frío y con vigor en caliente, liberando hidrógeno. Los quelatos médicos evitan que el ion libre toque el agua del cuerpo.
2 Gd + 6 HCl → 2 GdCl₃ + 3 H₂
Se disuelve en ácidos diluidos dando sales incoloras de gadolinio(III). El cloruro es la materia prima para quelatos de contraste.
Gd + 3 Cl₂ → 2 GdCl₃
Con halógenos da trihaluros al calentar. Con hidrógeno forma hidruros no estequiométricos que absorben y liberan H₂.
Compuestos destacados
| Compuesto | Fórmula | Uso o importancia |
|---|---|---|
| Óxido de gadolinio | Gd₂O₃ | Fósforos y cerámicas técnicas |
| Quelato Gd-DOTA | GdC₁₆H₂₅N₄O₈ | Contraste de resonancia magnética |
| Granate Gd-Y | Gd₃Ga₅O₁₂ | Microondas y memorias magnéticas |
| Cloruro de gadolinio | GdCl₃ | Contrastes y materiales magnéticos |
| Sulfato de gadolinio | Gd₂(SO₄)₃ | Refrigeración magnética experimental |
Representación de la distribución electrónica por niveles
Ver en el constructor de átomosIsótopos
El gadolinio natural mezcla seis isótopos estables más uno casi estable: 154Gd (~2,2 %), 155Gd (~14,8 %), 156Gd (~20,5 %), 157Gd (~15,7 %), 158Gd (~24,8 %) y 160Gd (~21,9 %), todos con 64 protones. El 157Gd tiene la mayor sección de captura de neutrones térmicos conocida. El 152Gd es radiactivo primordial de periodo larguísimo.
Presencia y obtención
Aparece con unas 6 ppm en bastnasita y monacita junto a europio y terbio. Los yacimientos principales están en China, EE. UU. y Australia. Se obtiene por disolución ácida, extracción con disolventes e intercambio iónico, y el metal por electrólisis de fluoruros fundidos o reducción con calcio.
Historia y origen del nombre
Jean Charles Galissard de Marignac lo detectó en 1880 en la samarskita y Lecoq de Boisbaudran confirmó el nuevo óxido en 1886. Lo llamaron gadolinio por Johan Gadolin, el químico finés que estudió la iterbita. Durante un siglo fue curiosidad magnética hasta que los contrastes de resonancia lo llevaron a cada hospital.
Aplicaciones y relevancia del gadolinio
Usos del elemento
Como metal entra en aleaciones magnetocalóricas que se calientan y enfrían con imanes, en granates para microondas y en barras de control que absorben neutrones en reactores. Su magnetismo enfría sin compresores en refrigeración magnética.
Usos de sus compuestos
Los quelatos de gadolinio son el contraste estándar de resonancia: iluminan tumores, vasos e inflamaciones. El óxido dopa fósforos verdes y el granate de gadolinio e itrio guía microondas en radares y satélites.
Salud, seguridad y medio ambiente
Papel biológico
El ion libre es tóxico y se retiene en hígado y hueso, pero en medicina viaja encapsulado en quelatos macrocíclicos muy estables que se eliminan por orina. En insuficiencia renal grave exige precaución por fibrosis nefrogénica.
Seguridad
El polvo metálico puede arder y exige atmósfera inerte en la industria. Los contrastes se administran solo con prescripción, dosis mínima y control renal; las reacciones alérgicas son raras.
Medio ambiente
Comparte la huella minera de las tierras raras. Los quelatos eliminados por orina llegan a ríos y son difíciles de depurar, por lo que se investiga su retención hospitalaria. Su uso nuclear evita emisiones de CO₂.
Preguntas frecuentes sobre el Gadolinio
¿Por qué se usa gadolinio en las resonancias magnéticas?
El gadolinio es paramagnético: al situarse en el campo magnético de una resonancia, altera el comportamiento de los protones cercanos y aumenta la señal de determinados tejidos. Por eso, los agentes de contraste con gadolinio permiten visualizar mejor vasos sanguíneos, tumores, inflamaciones y áreas con alteración de la barrera hematoencefálica. El elemento no se administra como metal libre, sino unido a moléculas quelantes que controlan su comportamiento en el organismo.
¿El gadolinio queda retenido en el cuerpo tras una resonancia?
Puede producirse cierta retención de gadolinio en tejidos, especialmente tras exposiciones repetidas y según el tipo de agente de contraste utilizado. Los agentes macrocíclicos suelen ser más estables que algunos agentes lineales, que pueden liberar más gadolinio libre. En la práctica clínica, la administración se realiza solo cuando el beneficio diagnóstico esperado justifica el procedimiento, respetando las dosis mínimas necesarias y las contraindicaciones renales.
¿Qué diferencia hay entre gadolinio y contraste yodado?
El contraste de gadolinio se emplea principalmente en resonancia magnética, mientras que el contraste yodado se usa sobre todo en radiografías, tomografías y estudios vasculares con rayos X. Actúan de manera distinta: el gadolinio modifica la señal magnética de los tejidos, y el yodo absorbe radiación X. Además, sus riesgos y contraindicaciones no son idénticos, por lo que la elección depende del tipo de exploración, la zona estudiada y la función renal del paciente.
¿Qué otros usos tiene el gadolinio además de la medicina?
Además del contraste de resonancia, el gadolinio se emplea en fósforos, garnetas de gadolinio-itrio para tecnología de microondas y aleaciones que mejoran la resistencia a altas temperaturas y la oxidación. También se utiliza en control de neutrones en reactores nucleares y se ha estudiado en materiales magnéticos y superconductores. Esta diversidad procede de sus propiedades magnéticas, su capacidad de capturar neutrones y su comportamiento en compuestos cerámicos y cristalinos.
¿Es seguro el contraste de gadolinio?
Los contrastes con gadolinio se consideran seguros para la mayoría de pacientes cuando se emplean según indicación médica y con la dosis adecuada. Sin embargo, pueden aumentar el riesgo de fibrosis sistémica nefrogénica en personas con insuficiencia renal grave o lesión renal aguda. Por ello, el equipo médico evalúa la función renal antes de administrarlo. También pueden producirse reacciones alérgicas, aunque son poco frecuentes.
¿Para qué se usa el gadolinio en reactores nucleares?
El gadolinio tiene una capacidad excepcional para capturar neutrones térmicos, superior a la de otros elementos conocidos. Esta propiedad permite emplearlo en materiales de control de reactores nucleares, donde ayuda a regular la reacción en cadena absorbiendo neutrones. También se utiliza en forma de compuestos o aleaciones en aplicaciones nucleares especializadas. Su eficacia como absorbedor neutrónico lo convierte en un material estratégico para la seguridad y el control reactor.
¿De dónde se obtiene el gadolinio?
El gadolinio se extrae de minerales de tierras raras como bastnasita y monacita, junto con otros lantánidos. Tras el procesamiento del mineral, se separa mediante extracción con disolventes e intercambio iónico, técnicas capaces de distinguir elementos químicamente muy similares. Posteriormente puede obtenerse como óxido, sal o metal. Su disponibilidad relativa y sus propiedades magnéticas y neutrónicas explican su importancia en medicina, energía y tecnología.
Principales fuentes consultadas: PubChem, Royal Society of Chemistry, NIST, IUPAC. Última revisión: noviembre de 2026.