Essencial na metalurgia e em exames de imagem

O gadolínio é um elemento pertencente ao grupo dos lantanídeos, também conhecidos como terras raras, com símbolo Gd, número atômico 64 e massa atômica de 157,25u. É um metal de coloração prateada, com brilho metálico característico, maleável e dúctil. 

Ao contrário de outros elementos das terras raras, o gadolínio apresenta relativa estabilidade em ar seco. Entretanto, na presença de umidade, sua superfície escurece rapidamente devido à formação de óxidos, que podem se desprender em forma de lascas, expondo novas áreas do metal e favorecendo a continuidade do processo de oxidação. Quando em contato com a água, o gadolínio reage liberando hidrogênio inflamável.

O gadolínio natural é constituído por 5 isótopos estáveis, ¹⁵⁴Gd, ¹⁵⁵Gd, ¹⁵⁶Gd, ¹⁵⁷Gd e ¹⁵⁸Gd, e por 2 radiosótopos naturais, ¹⁵²Gd e ¹⁶⁰Gd, sendo o ¹⁵⁸Gd o mais abundante entre eles.

O gadolínio torna-se supercondutor em temperaturas inferiores a aproximadamente  – 272°C. À temperatura ambiente, apresenta forte comportamento paramagnético, devido à presença de elétrons desemparelhados, tornando-o atraído por campos magnéticos. Além disso, em temperaturas inferiores à temperatura ambiente, o gadolínio exibe propriedades ferromagnéticas, sendo capaz de manter a magnetização mesmo após a remoção do campo magnético aplicado, característica associada à formação de ímãs permanentes.

Propriedades metalúrgicas incomuns

O gadolínio apresenta propriedades metalúrgicas incomuns, e a adição de pequenas quantidades do elemento — cerca de 1% — a ligas metálicas pode melhorar significativamente a maleabilidade e a resistência de metais como ferro e crômio, bem como de ligas submetidas a altas temperaturas e ambientes oxidantes.

Também é utilizado na composição de ligas metálicas, usadas na produção de ímãs e componentes eletrônicos, como dispositivos de armazenamento de dados, incluindo CDs e memórias de computadores. Além disso, seu óxido apresenta elevada capacidade de absorção de nêutrons, razão pela qual é utilizado no processo de produção de varetas de controle em reatores nucleares.

O gadolínio é usado na fabricação de materiais cerâmicos denominados granadas de gadolínio-ítrio, que apresentam importantes aplicações em dispositivos de micro-ondas. Além disso, na época dos antigos televisores de tubo, compostos de gadolínio eram utilizados ​​na produção de fósforos para telas de televisores coloridos.

Devido às suas propriedades paramagnéticas, compostos de gadolínio são amplamente utilizados como agentes de contraste intravenosos em exames de ressonância magnética, contribuindo para a melhoria da qualidade das imagens e auxiliando no diagnóstico de diversas condições clínicas, incluindo tumores cancerígenos. Além disso, esses compostos também podem ser utilizados em outros métodos de diagnóstico por imagem, como exames de raios-X, com o objetivo de aumentar o contraste e a definição das imagens obtidas.

O elemento não possui função biológica conhecida e, de modo geral, apresenta baixa toxicidade quando utilizado em formas químicas adequadas e controladas.

Obtenção

A concentração de gadolínio na crosta terrestre é de aproximadamente 6,2 partes por milhão. No entanto, esse elemento não é encontrado na forma livre na natureza, e assim como os demais lantanídeos, ocorre predominantemente em formas oxidadas, presentes em sais e minerais. Compostos de gadolínio podem ser liberados no solo e nos corpos d’água como resultado de processos naturais, como intemperismo de rochas e erosão do solo.

Os minerais que contém gadolínio incluem a samarsquita, a gadolinita e a xenotima, além da monazita e da bastnasita, que constituem as principais fontes comerciais de extração dos elementos terras raras.

Atualmente, o gadolínio é obtido comercialmente por processos de troca iônica e por técnicas de extração por solventes, bem como pela redução do fluoreto anidro de gadolínio com cálcio metálico.

Não há dados específicos sobre a produção mundial de gadolínio, apenas sobre o total de minerais contendo terras raras. De acordo com o Serviço Geológico dos Estados Unidos, em 2024 foram produzidas cerca de 390 mil toneladas de minerais no mundo, tendo como principais produtores a China, os Estados Unidos e Myanmar. O Brasil aparece na listagem com uma produção de aproximadamente 20 toneladas de terras raras naquele ano.

Juntamente com outros elementos de terras raras, o gadolínio foi incluído na listagem de minerais críticos dos Estados Unidos. Essa lista, criada em 2020 e atualizada em 2025, reúne 60 elementos de difícil obtenção considerados importantes para a economia e a segurança nacional, além de essenciais para diversas aplicações industriais.

O atlas sobre minerais críticos reúne dados de cada país, incluindo o Brasil, e indica que o país produz 26 desses minerais, entre eles disprósio, érbio, európio e gadolínio. Confira todos os dados do atlas interativo do USGS.

Pioneiros

O dinamarquês Johan Gadolin, que isolou o primeiro composto de terras raras, e Jean Charles Galissard de Marignac, que identificou o gadolínio em 1880. Wikimedia Commons/Bibliothèque BnF/Gallica

O nome gadolínio homenageia o cientista dinamarquês Johan Gadolin, destacado por suas contribuições à química e à geologia. Em 1792, Gadolin isolou o primeiro composto de terras raras, hoje denominado óxido de ítrio, a partir de um mineral preto descoberto na Suécia. Poucos anos depois, esse mineral foi denominado gadolinita, em sua homenagem.

Devido à grande similaridade química entre os lantanídeos, que dificulta sua separação, o gadolínio só foi identificado em 1880, quando o químico suíço Jean Charles Galissard de Marignac observou as linhas espectrais características do óxido de gadolínio.

Em 1886, o químico francês Lecoq de Boisbaudran isolou o óxido puro a partir da ítria descoberta por Mosander, e atribuiu ao novo elemento o nome gadolínio, em referência à gadolinita do qual havia sido obtida. O gadolínio metálico só foi isolado muito tempo depois, em 1935.

Referências

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Texto produzido pela jornalista Mari Menda, da Gerência de Relações Institucionais do CRQ-SP,
e revisado pela Profa. Dra. Márcia Guekezian, Coordenadora do curso de Engenharia Química
da Faculdade de São Bernardo do Campo – FASB.