Хлорид гадолиния (III) , также известный как трихлорид гадолиния , представляет собой GdCl 3 . Это бесцветное, гигроскопичное, водорастворимое твердое вещество. Обычно встречается гексагидрат GdCl 3 ∙6H 2 O, который иногда также называют трихлоридом гадолиния. Виды Gd 3+ представляют особый интерес, поскольку ион имеет максимально возможное число неспаренных спинов, по крайней мере, для известных элементов. Имея семь валентных электронов и семь доступных f-орбиталей, все семь электронов неспарены и симметрично расположены вокруг металла. Сочетание высокого магнетизма и высокой симметрии делает Gd 3+ полезным компонентом в ЯМР-спектроскопии и МРТ.
GdCl 3 обычно получают способом « хлорида аммония », который включает первоначальный синтез (NH 4 ) 2 [GdCl 5 ]. Этот материал может быть получен из обычных исходных материалов при температуре реакции 230 ° C из оксида гадолиния : [2]
Путь с хлоридом аммония более популярен и дешевле, чем другие методы. Однако GdCl 3 также может быть синтезирован реакцией твердого Gd при 600 ° C в проточном потоке HCl . [3]
Хлорид гадолиния (III) также образует гексагидрат , GdCl 3 ∙ 6H 2 O. Гексагидрат получают из оксида (или хлорида) гадолиния (III) в концентрированной HCl с последующим выпариванием. [4]
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] В мотиве YCl 3 кристаллизуются следующие соединения : DyCl 3 , HoCl 3 , ErCl 3 , TmCl 3 , YdCl 3 , LuCl 3 , YCl 3 ). Мотив UCl 3 представляет собой 9-координатный металл с трехгранной призмой.координационная сфера . В гексагидрате хлорида гадолиния (III) и других более мелких трихлоридов и трибромидов 4f шесть молекул H 2 O и 2 иона Cl - координируются с катионами, что приводит к координационной группе 8.
Соли гадолиния представляют основной интерес для релаксации в магнитно-резонансной томографии ( МРТ ). Этот метод использует тот факт, что Gd 3+ имеет электронную конфигурацию f 7 . Семь — это максимальное количество неспаренных электронных спинов, возможное для атома, поэтому Gd 3+ является ключевым компонентом в конструкции высокопарамагнитных комплексов. [6] Для создания релаксирующих агентов источники Gd 3+ , такие как GdCl 3 ∙ 6H 2 O, превращаются в координационные комплексы . GdCl 3 ∙6H 2 O нельзя использовать в качестве МРТконтрастное вещество из-за его низкой растворимости в воде при рН тела, 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 недостаточно, поскольку они не остаются связанными с Gd 3+ в растворе. Поэтому необходимы лиганды с более высокими координационными числами. Очевидным кандидатом является ЭДТА 4- , этилендиаминтетраацетат, который является широко используемым гексадентатным лигандом.используется для комплексообразования с переходными металлами. Однако в лантаноидах координационные числа больше шести, поэтому используются еще более крупные аминокарбоксилаты.