Gadolinium (III) chlorid - Gadolinium(III) chloride

Gadolinium (III) chlorid
Jména
	Název IUPAC Gadolinium (III) chlorid
	Ostatní jména Gadolinium trichlorid; Gadoliniumchlorid
Identifikátory
Číslo CAS	10138-52-0 ; 19423-81-5 (hexahydrát) ;
3D model (JSmol )	Interaktivní obrázek;
ChEBI	CHEBI: 37288 ;
ChEMBL	ChEMBL1697696 ;
ChemSpider	55406 ;
Informační karta ECHA	100.030.338
PubChem CID	61486;
UNII	P7082WY76D ;
Řídicí panel CompTox (EPA)	DTXSID2044761 ;
	InChI InChI = 1S / 3ClH.Gd / h3 * 1H; / q ;;; + 3 / p-3 Klíč: MEANOSLIBWSCIT-UHFFFAOYSA-K ; InChI = 1 / 3ClH.Gd / h3 * 1H; / q ;;; + 3 / p-3 Klíč: MEANOSLIBWSCIT-DFZHHIFOAP;
	ÚSMĚVY Cl [Gd] (Cl) Cl;
Vlastnosti
Chemický vzorec	GdCl3
Molární hmotnost	263,61 g / mol
Vzhled	bílé krystaly; hygroskopický
Hustota	4,52 g / cm3
Bod tání	609 ° C (1128 ° F; 882 K)
Bod varu	1580 ° C (2880 ° F; 1850 K)
Rozpustnost ve vodě	94,65 g / 100 ml, 25 ° C
Magnetická susceptibilita (χ)	+27,930·10−6 cm3/ mol
Struktura
Krystalická struktura	šestihranný, hP8
Vesmírná skupina	P63/ m, č. 176
Související sloučeniny
jiný anionty	Gadolinium (III) fluorid; Gadolinium (III) bromid; Oxid gadolinium (III)
jiný kationty	Chlorid evropský (III); Chlorid terbičitý
	Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
	ověřit (co je ?)
	Reference Infoboxu

Gadolinium (III) chlorid, také známý jako gadolinium trichlorid, je GdCl₃. Je to bezbarvá, hygroskopická, ve vodě rozpustná pevná látka. The hexahydrát GdCl₃∙ 6H₂O se běžně vyskytuje a někdy se mu také říká chlorid gadolinium. Gd³⁺ druhy jsou obzvláště zajímavé, protože ion má maximální možný počet nepárových otočení, alespoň pro známé prvky. Se sedmi valenčními elektrony a sedmi dostupnými f-orbitály je všech sedm elektronů nepárových a symetricky uspořádaných kolem kovu. Vysoký magnetismus a vysoká symetrie společně vytvářejí Gd³⁺ užitečná složka v NMR spektroskopii a MRI.

Příprava

GdCl₃ je obvykle připravena „chlorid amonný "cesta, která zahrnuje počáteční syntézu (NH₄)₂[GdCl₅]. Tento materiál může být připraven z běžných výchozích materiálů při reakčních teplotách 230 ° C od oxid gadolinia:^[2]

10 NH₄Cl + Gd₂Ó₃ → 2 (NH₄)₂[GdCl₅] + 6 NH₃ + 3 H₂Ó

z hydratovaného chloridu gadolinia:

4 NH₄Cl + 2 GdCl₃∙ 6H₂O → 2 (NH₄)₂[GdCl₅] + 12 H₂Ó

z gadolinium kov:

10 NH₄Cl + 2 Gd → 2 (NH₄)₂[GdCl₅] + 6 NH₃ + 3 H₂

Ve druhém kroku se pentachlorid rozkládá při 300 ° C:

(NH₄)₂[GdCl₅] → GdCl₃ + 2 NH₄Cl

Tato pyrolýzní reakce probíhá prostřednictvím intermediátu NH₄[Gd₂Cl₇].

The chlorid amonný cesta je populárnější a levnější než jiné metody. GdCl₃ lze však také syntetizovat reakcí pevného Gd při 600 ° C v proudícím proudu HCl.^[3]

Gd + 3 HCl → GdCl₃ + 3/2 H₂

Gadolinium (III) chlorid také tvoří a hexahydrát, GdCl₃∙ 6H₂O. Hexahydrát se připraví koncentrovaným oxidem (nebo chloridem) gadolinium (III) HCl následuje odpařování.^[4]

Struktura

GdCl₃ krystalizuje šestihranem UCl₃ struktura, jak je vidět u ostatních chloridů 4f, včetně chloridů Los Angeles, Ce, Pr, Nd, Odpoledne, Sm, Eu.^[5] Následující krystalizuje v YCl₃ motiv: DyCl₃, HoCl₃, ErCl₃, TmCl₃, YdCl₃, LuCl₃, YCl₃). UCl₃ motiv obsahuje 9-souřadnicový kov s tricapped trigonálním hranolem koordinační sféra. V hexahydrátu chloridu gadolinia (III) a dalších menších trichloridů a tribromidů 4f bylo šest H₂Ó molekuly a 2 Cl⁻ ionty koordinovat s kationty což má za následek koordinační skupinu 8.

Vlastnosti s aplikacemi na MRI

Gadoliniové soli jsou primárním zájmem relaxačních látek při zobrazování magnetickou rezonancí (MRI ). Tato technika využívá skutečnosti, že Gd³⁺ má elektronickou konfiguraci f⁷. Sedm je největší počet nepárových elektronových otočení možných pro atom, takže Gd³⁺ je klíčovou součástí při navrhování vysoce paramagnetických komplexů.^[6]Pro generování relaxačních látek Gd³⁺ zdroje jako GdCl₃∙ 6H₂O jsou převedeny na koordinační komplexy. GdCl₃∙ 6H₂O nelze použít jako MRI kontrastní látka kvůli své nízké rozpustnosti ve vodě při téměř neutrálním pH těla.^[7] „Free“ gadolinium (III), např. [GdCl₂(H₂Ó)₆]⁺, je toxický, takže chelatační činidla jsou pro biomedicínské aplikace nezbytná. Jednoduchý monodentate nebo dokonce bidentate ligandy nebudou stačit, protože nezůstanou vázány na Gd³⁺ v řešení. Proto jsou nutné ligandy s vyššími koordinačními čísly. Zjevný kandidát je EDTA⁴⁻, ethylendiamintetraacetát, který se běžně používá hexadentátový ligand slouží ke komplexaci s přechodem kovů. U lanthanoidů však vykazují koordinační čísla větší než šest, takže se používají ještě větší aminokarboxyláty.

Jedním z reprezentativních chelatačních činidel je H₅DTPA, kyselina diethylenetriaminpentaoctová.^[8]Chelace s konjugovanou bází tohoto ligandu zvyšuje rozpustnost Gd³⁺ při neutrálním pH těla a stále umožňuje paramagnetické účinek požadovaný pro MRI kontrastní látka. DTPA⁵⁻ ligand se váže na Gd prostřednictvím pěti atomů kyslíku karboxylátů a tří atomů dusíku aminů. Zůstává 9. vazebné místo, které je obsazeno a voda molekula. Rychlá výměna tohoto vodného ligandu s objemovou vodou je hlavním důvodem pro vlastnosti chelátu zvyšujícího signál. Struktura [Gd (DTPA) (H₂Ó)]²⁻ je zkreslený trojklopný trigonální hranol.

Následuje reakce na tvorbu Gd-DTPA:

Reference

^ Saeger, Victor William; Spedding, F. H. (listopad 1960). Některé fyzikální vlastnosti chloridů vzácných zemin ve vodném roztoku. Ames Laboratory Technical Reports 46. str. 38. Citováno 19. října 2020.
^ Meyer, G. (1989). Cesta chloridu amonného k bezvodým chloridům vzácných zemin - příklad YCl₃. Anorganické syntézy. 25. str. 146–150. doi:10.1002 / 9780470132562.ch35. ISBN 978-0-470-13256-2.
^ Corbett, John D. (1983). "Trichloridy prvků vzácných zemin, yttrium a skandium". Anorganické syntézy. Anorganické syntézy. 22. 39–42. doi:10.1002 / 9780470132531.ch8. ISBN 978-0-470-13253-1.
^ Quill, L. L .; Clink, George L. (1967). "Příprava methanolátů chloridu lanthaničitého za použití 2,2-dimethoxypropanu". Anorganická chemie. 6 (7): 1433–1435. doi:10.1021 / ic50053a032.
^ Wells, A.F. (1984). Strukturní anorganická chemie. Oxford: Clarendon Press.
^ Raduchel, B .; Weinmann, H .; Muhler, A. (1996). "Gadoliniové cheláty: chemie, bezpečnost a chování". Encyklopedie nukleární magnetické rezonance. 4: 2166–2172.
^ Spencer, A. J .; Wilson, S. A .; Batchelor, J .; Reid, A .; Pees, J .; Harpur, E. (1997). "Toxicita gadoliniumchloridu u krysy". Toxikologická patologie. 25 (3): 245–255. doi:10.1177/019262339702500301. ISSN 0192-6233. PMID 9210255. S2CID 19838648.
^ Aime, S .; Botta, Mauro; Dastru, Walter; Fasano, Mauro; Panero, Maurizio; Arnelli, Aldo (1993). „Syntéza a charakterizace nového komplexu gadolinia (III) podobného DPTA: potenciální reagencie pro stanovení glykovaných proteinů pomocí relaxačních měření vodní protonové NMR“. Anorganická chemie. 32 (10): 2068–2071. doi:10.1021 / ic00062a031.

"Gadolinium". Databáze TIP-MRI magnetické rezonance. Citováno 22. února 2006.
"Gadolinium". Webové prvky. Citováno 22. února 2006.

[1] Saeger, Victor William; Spedding, F. H. (listopad 1960). Některé fyzikální vlastnosti chloridů vzácných zemin ve vodném roztoku. Ames Laboratory Technical Reports 46. str. 38. Citováno 19. října 2020.

[2] Meyer, G. (1989). Cesta chloridu amonného k bezvodým chloridům vzácných zemin - příklad YCl₃. Anorganické syntézy. 25. str. 146–150. doi:10.1002 / 9780470132562.ch35. ISBN 978-0-470-13256-2.

[3] Corbett, John D. (1983). "Trichloridy prvků vzácných zemin, yttrium a skandium". Anorganické syntézy. Anorganické syntézy. 22. 39–42. doi:10.1002 / 9780470132531.ch8. ISBN 978-0-470-13253-1.

[4] Quill, L. L .; Clink, George L. (1967). "Příprava methanolátů chloridu lanthaničitého za použití 2,2-dimethoxypropanu". Anorganická chemie. 6 (7): 1433–1435. doi:10.1021 / ic50053a032.

[5] Wells, A.F. (1984). Strukturní anorganická chemie. Oxford: Clarendon Press.

[6] Raduchel, B .; Weinmann, H .; Muhler, A. (1996). "Gadoliniové cheláty: chemie, bezpečnost a chování". Encyklopedie nukleární magnetické rezonance. 4: 2166–2172.

[SpencerWilson1997-7] Spencer, A. J .; Wilson, S. A .; Batchelor, J .; Reid, A .; Pees, J .; Harpur, E. (1997). "Toxicita gadoliniumchloridu u krysy". Toxikologická patologie. 25 (3): 245–255. doi:10.1177/019262339702500301. ISSN 0192-6233. PMID 9210255. S2CID 19838648.

[8] Aime, S .; Botta, Mauro; Dastru, Walter; Fasano, Mauro; Panero, Maurizio; Arnelli, Aldo (1993). „Syntéza a charakterizace nového komplexu gadolinia (III) podobného DPTA: potenciální reagencie pro stanovení glykovaných proteinů pomocí relaxačních měření vodní protonové NMR“. Anorganická chemie. 32 (10): 2068–2071. doi:10.1021 / ic00062a031.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]