Хлорид гадолиния(III)
| |||
 | |||
| Имена | |||
|---|---|---|---|
| Название ИЮПАК Хлорид гадолиния(III) | |||
| Другие имена Гадолиния трихлорид Гадолиния хлорид | |||
| Идентификаторы | |||
| |||
3D model ( JSmol ) | |||
| ЧЭБИ | |||
| ЧЕМБЛ | |||
| ХимическийПаук | |||
| Информационная карта ECHA | 100.030.338 | ||
ПабХим CID | |||
| НЕКОТОРЫЙ | |||
Панель управления CompTox ( EPA ) | |||
| Характеристики | |||
| GdCl 3 | |||
| Молярная масса | 263.61 g/mol | ||
| Появление | белые кристаллы гигроскопичен | ||
| Плотность | 4,52 г/см 3 | ||
| Температура плавления | 609 ° C (1128 ° F; 882 К) | ||
| Точка кипения | 1580 ° C (2880 ° F; 1850 К) | ||
| 94,65 г/100 мл, 25°С [1] | |||
| +27,930·10 −6 см 3 /моль | |||
| Структура | |||
| шестиугольный , hP8 | |||
| Р6 3 /м, №176 | |||
| Родственные соединения | |||
Другие анионы | Фторид гадолиния(III) Бромид гадолиния(III) Оксид гадолиния(III) | ||
Другие катионы | Хлорид европия(III) Хлорид тербия(III) | ||
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |||
Хлорид гадолиния(III) , также известный как трихлорид гадолиния , представляет собой GdCl 3 . Это бесцветное, гигроскопичное, водорастворимое твердое вещество. который . иногда называют трихлоридом гадолиния Обычно встречается гексагидрат GdCl 3 ∙6H 2 O, Б-г 3+ виды представляют особый интерес, поскольку ион имеет максимально возможное количество неспаренных спинов, по крайней мере, для известных элементов. С семью валентными электронами и семью доступными f-орбиталями все семь электронов неспарены и симметрично расположены вокруг металла. Высокий магнетизм и высокая симметрия в совокупности делают Gd 3+ полезный компонент в ЯМР-спектроскопии и МРТ.
Подготовка
[ редактировать ]GdCl 3 обычно получают методом « хлорида аммония », который включает первоначальный синтез (NH 4 ) 2 [GdCl 5 ]. Этот материал можно получить из обычных исходных материалов при температуре реакции 230 °C из оксида гадолиния : [2]
- 10 NH 4 Cl + Gd 2 O 3 → 2 (NH 4 ) 2 [GdCl 5 ] + 6 NH 3 + 3 H 2 O
из гидратированного хлорида гадолиния:
- 4 NH 4 Cl + 2 GdCl 3 ∙6H 2 O → 2 (NH 4 ) 2 [GdCl 5 ] + 12 H 2 O
- 10 NH 4 Cl + 2 Gd → 2 (NH 4 ) 2 [GdCl 5 ] + 6 NH 3 + 3 H 2
На втором этапе пентахлорид разлагается при 300 °C:
- (NH 4 ) 2 [GdCl 5 ] → GdCl 3 + 2 NH 4 Cl
Эта реакция пиролиза протекает при посредничестве NH 4 [Gd 2 Cl 7 ].
Способ с использованием хлорида аммония более популярен и менее дорог, чем другие методы. Однако GdCl 3 можно также синтезировать путем реакции твердого Gd при 600°C в проточном потоке HCl . [3]
- Gd + 3 HCl → GdCl 3 + 3/2 H 2
Хлорид гадолиния(III) также образует гексагидрат GdCl 3 ∙6H 2 O. Гексагидрат получают оксидом (или хлоридом) гадолиния(III) в концентрированной HCl с последующим выпариванием. [4]
Структура
[ редактировать ]GdCl 3 кристаллизуется с гексагональной структурой UCl 3 , как это видно для других трихлоридов 4f, включая трихлориды La , Ce , Pr , Nd , Pm , Sm , Eu . [5] кристаллизуются В мотиве YCl 3 : DyCl 3 , HoCl 3 , ErCl 3 , TmCl 3 , YdCl 3 , LuCl 3 , YCl 3 ). Мотив UCl 3 представляет собой 9-координатный металл с тройной тригональной призматической координационной сферой . В гексагидрате хлорида гадолиния(III) и других более мелких 4f-трихлоридах и трибромидах шесть H 2 O молекул и 2 Cl − ионы координируются с катионами, в результате чего образуется координационная группа из 8.
Свойства с применением к МРТ
[ редактировать ]Соли гадолиния представляют основной интерес в качестве релаксирующих агентов при магнитно-резонансной томографии ( МРТ ). Эта техника использует тот факт, что Б-г 3+ имеет электронную конфигурацию f 7 . Семь — это наибольшее число неспаренных электронных спинов, возможное для атома, поэтому Gd 3+ является ключевым компонентом при создании высокопарамагнитных комплексов. [6] Для создания релаксирующих агентов Gd 3+ такие источники, как GdCl 3 ∙6H 2 O, превращаются в координационные комплексы . GdCl 3 ∙6H 2 O не может быть использован в качестве контрастного вещества для МРТ из-за его низкой растворимости в воде при pH организма, близком к нейтральному. [7] «Свободный» гадолиний(III), например [GdCl 2 (H 2 O) 6 ] + , токсичен , поэтому хелатирующие агенты необходимы для биомедицинских применений. Простых монодентатных или даже бидентатных лигандов будет недостаточно, поскольку они не остаются связанными с Gd. 3+ в растворе. Поэтому необходимы лиганды с более высокими координационными числами. Очевидный кандидат – ЭДТА. 4− , этилендиаминтетраацетат, который представляет собой обычно используемый гексадентатный лиганд, используемый для образования комплексов с переходными металлами. Однако у лантаноидов координационные числа превышают шесть, поэтому используются еще более крупные аминокарбоксилаты.
Одним из представителей хелатирующего агента является H 5 DTPA, диэтилентриаминпентауксусная кислота. [8] Хелатирование сопряженного основания этого лиганда увеличивает растворимость Gd. 3+ при нейтральном pH организма и при этом обеспечивает парамагнитный эффект, необходимый для контрастного вещества для МРТ . Соглашение об DTPA 5− Лиганд связывается с Gd через пять атомов кислорода карбоксилатов и три атома азота аминов. Остается 9-й сайт связывания, который занимает молекула воды . Быстрый обмен этого водного лиганда с объемной водой является основной причиной свойств хелата усиливать сигнал. Структура [Gd(DTPA)(H 2 O)] 2− представляет собой искаженную трехглавую тригональную призму.
Ниже представлена реакция образования Gd-DTPA:
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Сагер, Виктор Уильям; Спеддинг, FH (ноябрь 1960 г.). Некоторые физические свойства хлоридов редкоземельных элементов в водных растворах . Технические отчеты лаборатории Эймса 46. с. 38 . Проверено 19 октября 2020 г.
- ^ Мейер, Г. (1989). Путь хлорида аммония к безводным хлоридам редкоземельных элементов - пример YCl 3 . Неорганические синтезы. Том. 25. С. 146–150. дои : 10.1002/9780470132562.ch35 . ISBN 978-0-470-13256-2 .
- ^ Корбетт, Джон Д. (1983). «Трихлориды редкоземельных элементов, иттрия и скандия». Неорганические синтезы . Неорганические синтезы. Том. 22. С. 39–42. дои : 10.1002/9780470132531.ch8 . ISBN 978-0-470-13253-1 .
- ^ Квилл, LL; Клинк, Джордж Л. (1967). «Получение метанолатов хлоридов лантаноидов с использованием 2,2-диметоксипропана». Неорганическая химия . 6 (7): 1433–1435. дои : 10.1021/ic50053a032 .
- ^ Уэллс, А. Ф. (1984). Структурная неорганическая химия . Оксфорд: Кларендон Пресс.
- ^ Радучел, Б.; Вайнманн, Х.; Мюлер, А. (1996). «Хелаты гадолиния: химия, безопасность и поведение». Энциклопедия ядерного магнитного резонанса . 4 : 2166–2172.
- ^ Спенсер, Эй Джей; Уилсон, ЮАР; Бэтчелор, Дж.; Рид, А.; Пис, Дж.; Харпур, Э. (1997). «Токсичность хлорида гадолиния для крыс». Токсикологическая патология . 25 (3): 245–255. дои : 10.1177/019262339702500301 . ISSN 0192-6233 . ПМИД 9210255 . S2CID 19838648 .
- ^ Эм, С.; Ботта, Мауро; Дастру, Уолтер; Фазано, Мауро; Панеро, Маурицио; Арнелли, Альдо (1993). «Синтез и характеристика нового DPTA-подобного комплекса гадолиния (III): потенциальный реагент для определения гликозилированных белков с помощью измерений релаксации протонов воды». Неорганическая химия . 32 (10): 2068–2071. дои : 10.1021/ic00062a031 .
- «Гадолиний» . База данных магнитно-резонансной томографии TIP-MRI . Проверено 22 февраля 2006 г.
- «Гадолиний» . Веб-элементы . Проверено 22 февраля 2006 г.