Cloreto de gadolínio (III) - Gadolinium(III) chloride

Cloreto de gadolínio (III)
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Cloreto de gadolínio (III ).jpg
Nomes
Nome IUPAC
Cloreto de gadolínio (III)
Outros nomes
Tricloreto de
gadolínio Cloreto de gadolínio
Identificadores
Modelo 3D ( JSmol )
ChEBI
ChEMBL
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.030.338 Edite isso no Wikidata
UNII
  • InChI = 1S / 3ClH.Gd / h3 * 1H; / q ;;; + 3 / p-3 VerificaY
    Chave: MEANOSLIBWSCIT-UHFFFAOYSA-K VerificaY
  • InChI = 1 / 3ClH.Gd / h3 * 1H; / q ;;; + 3 / p-3
    Chave: MEANOSLIBWSCIT-DFZHHIFOAP
  • Cl [Gd] (Cl) Cl
Propriedades
GdCl 3
Massa molar 263,61 g / mol
Aparência cristais brancos
higroscópicos
Densidade 4,52 g / cm 3
Ponto de fusão 609 ° C (1.128 ° F; 882 K)
Ponto de ebulição 1.580 ° C (2.880 ° F; 1.850 K)
94,65 g / 100mL, 25 ° C
+ 27.930 · 10 −6 cm 3 / mol
Estrutura
hexagonal , hP8
P6 3 / m, No. 176
Compostos relacionados
Outros ânions
Fluoreto de
gadolínio (III) Brometo de
gadolínio (III) Óxido de gadolínio (III)
Outros cátions
Cloreto de európio (III) Cloreto de
térbio (III)
Exceto onde indicado de outra forma, os dados são fornecidos para materiais em seu estado padrão (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
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Referências da Infobox

O cloreto de gadolínio (III) , também conhecido como tricloreto de gadolínio , é GdCl 3 . É um sólido incolor, higroscópico e solúvel em água. O hexa-hidratado GdCl 3 ∙ 6H 2 O é comumente encontrado e às vezes também é chamado de tricloreto de gadolínio. As espécies Gd 3+ são de interesse especial porque o íon tem o número máximo de spins desemparelhados possíveis, pelo menos para elementos conhecidos. Com sete elétrons de valência e sete orbitais f disponíveis, todos os sete elétrons estão desemparelhados e dispostos simetricamente ao redor do metal. O alto magnetismo e a alta simetria se combinam para tornar o Gd 3+ um componente útil em espectroscopia de RMN e RM.

Preparação

O GdCl 3 é geralmente preparado pela rota do " cloreto de amônio ", que envolve a síntese inicial de (NH 4 ) 2 [GdCl 5 ]. Este material pode ser preparado a partir dos materiais de partida comuns a temperaturas de reação de 230 ° C a partir de óxido de gadolínio :

10 NH 4 Cl + Gd 2 O 3 → 2 (NH 4 ) 2 [GdCl 5 ] + 6 NH 3 + 3 H 2 O

de cloreto de gadolínio hidratado:

4 NH 4 Cl + 2 GdCl 3 ∙ 6H 2 O → 2 (NH 4 ) 2 [GdCl 5 ] + 12 H 2 O

do metal gadolínio :

10 NH 4 Cl + 2 Gd → 2 (NH 4 ) 2 [GdCl 5 ] + 6 NH 3 + 3 H 2

Na segunda etapa, o pentacloreto é decomposto a 300 ° C:

(NH 4 ) 2 [GdCl 5 ] → GdCl 3 + 2 NH 4 Cl

Esta reação de pirólise prossegue através da intermediação de NH 4 [Gd 2 Cl 7 ].

A rota do cloreto de amônio é mais popular e menos cara do que outros métodos. GdCl 3 pode, no entanto, também ser sintetizados através da reacção de Gd sólido a 600 ° C numa corrente de fluxo de HCl .

Gd + 3 HCl → GdCl 3 + 3/2 H 2

Gadolínio (III), cloreto de também forma um hexa-hidrato , GdCl 3 ∙ 6H 2 O. O hexa-hidrato é preparado por gadolínio (III) óxido (ou cloreto) em concentrado HCl seguido por evaporação.

Estrutura

GdCl 3 cristaliza com uma estrutura hexagonal UCl 3 , como visto para outros tricloretos 4f incluindo aqueles de La , Ce , Pr , Nd , Pm , Sm , Eu . O seguinte cristaliza no motivo YCl 3 : DyCl 3 , HoCl 3 , ErCl 3 , TmCl 3 , YdCl 3 , LuCl 3 , YCl 3 ). O motivo UCl 3 apresenta metal de 9 coordenadas com uma esfera de coordenação prismática trigonal tricapeada . No hexaidrato de cloreto de gadolínio (III) e outros tricloretos e tribrometos 4f menores, seis moléculas de H 2 O e 2 íons de Cl - se coordenam aos cátions, resultando em um grupo de coordenação de 8.

Propriedades, com aplicações para ressonância magnética

Os sais de gadolínio são de interesse primário para agentes de relaxamento em imagem por ressonância magnética ( MRI ). Essa técnica explora o fato de Gd 3+ ter uma configuração eletrônica de f 7 . Sete é o maior número possível de spins de elétrons desemparelhados para um átomo, então Gd 3+ é um componente chave no projeto de complexos altamente paramagnéticos. Para gerar os agentes de relaxamento, fontes de Gd 3+ , como GdCl 3 ∙ 6H 2 O, são convertidas em complexos de coordenação . GdCl 3 ∙ 6H 2 O não pode ser usado como um agente de contraste de IRM devido à sua baixa solubilidade em água em um pH do corpo quase neutro. O gadolínio (III) "livre", por exemplo [GdCl 2 (H 2 O) 6 ] + , é tóxico , portanto, os agentes quelantes são essenciais para aplicações biomédicas. Ligantes monodentados simples ou mesmo bidentados não serão suficientes porque eles não permanecem ligados a Gd 3+ em solução. Portanto, são necessários ligandos com números de coordenação mais altos. O candidato óbvio é EDTA 4− , etilenodiaminotetraacetato, que é um ligante hexadentado comumente empregado para complexar metais de transição. Em lantanídeos, no entanto, exibem números de coordenação maiores do que seis, então aminocarboxilatos ainda maiores são empregados.

Um agente quelante representativo é H 5 DTPA, ácido dietilenotriaminopentaacético. A quelação com a base conjugada deste ligante aumenta a solubilidade do Gd 3+ no pH neutro do corpo e ainda permite o efeito paramagnético necessário para um agente de contraste de IRM . O ligante DTPA 5− liga-se a Gd por meio de cinco átomos de oxigênio dos carboxilatos e três átomos de nitrogênio das aminas. Um nono sítio de ligação permanece, que é ocupado por uma molécula de água . A troca rápida desse ligante de água com água em massa é uma das principais razões para as propriedades de aumento de sinal do quelato. A estrutura de [Gd (DTPA) (H 2 O)] 2− é um prisma trigonal tricapeado distorcido.

A seguir está a reação para a formação de Gd-DTPA:

Preparação de Gd-DTPA

Referências

  1. ^ Saeger, Victor William; Spedding, FH (novembro de 1960). Algumas propriedades físicas dos cloretos de terras raras em solução aquosa . Relatórios Técnicos do Laboratório Ames 46. p. 38 . Página visitada em 19 de outubro de 2020 .
  2. ^ Meyer, G. (1989). A rota do cloreto de amônio para os cloretos anidros de terras raras - o exemplo de YCl 3 . Sínteses inorgânicas. 25 . pp. 146-150. doi : 10.1002 / 9780470132562.ch35 . ISBN  978-0-470-13256-2.
  3. ^ Corbett, John D. (1983). "Tricloretos dos Elementos de Terras Raras, Ítrio e Escândio". Sínteses inorgânicas . Sínteses inorgânicas. 22 . pp. 39–42. doi : 10.1002 / 9780470132531.ch8 . ISBN 978-0-470-13253-1.
  4. ^ Quill, LL; Clink, George L. (1967). "Preparação de Lanthanide Chloride Methanolates Using 2,2-Dimethoxypropane". Química Inorgânica . 6 (7): 1433–1435. doi : 10.1021 / ic50053a032 .
  5. ^ Wells, AF (1984). Química Inorgânica Estrutural . Oxford: Clarendon Press.
  6. ^ Raduchel, B .; Weinmann, H .; Muhler, A. (1996). "Quelatos de Gadolínio: Química, Segurança e Comportamento". Enciclopédia de Ressonância Magnética Nuclear . 4 : 2166–2172.
  7. ^ Spencer, AJ; Wilson, SA; Batchelor, J .; Reid, A .; Pees, J .; Harpur, E. (1997). "Toxicidade do cloreto de gadolínio no rato". Patologia Toxicológica . 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). "Synthesis and Characterization of a Novel DPTA-like Gadolinium (III) Complex: A Potential Reagent for the Determination of Glycated Proteins by Water Proton NMR Relaxation Measurements". Química Inorgânica . 32 (10): 2068–2071. doi : 10.1021 / ic00062a031 .
  • "Gadolínio" . Banco de dados de ressonância magnética TIP-MRI . Recuperado em 22 de fevereiro de 2006 .
  • "Gadolínio" . Elementos da web . Recuperado em 22 de fevereiro de 2006 .