Gadolinium(III) klorida

Gadolinium(III) klorida
Nama
	Nama IUPAC Gadolinium(III) klorida
	Nama lain Gadolinium triklorida; Gadolinium klorida
Penanda
Nomor CAS	10138-52-0 ; 19423-81-5 (heksahidrat) ;
Model 3D (JSmol)	Gambar interaktif;
3DMet	{{{3DMet}}}
ChEBI	CHEBI:37288 ;
ChEMBL	ChEMBL1697696 ;
ChemSpider	55406 ;
Nomor EC
PubChem CID	61486;
Nomor RTECS	{{{value}}}
UNII	P7082WY76D ;
CompTox Dashboard (EPA)	DTXSID2044761 ;
	InChI InChI=1S/3ClH.Gd/h31H;/q;;;+3/p-3 Key: MEANOSLIBWSCIT-UHFFFAOYSA-K ; InChI=1/3ClH.Gd/h31H;/q;;;+3/p-3 Key: MEANOSLIBWSCIT-DFZHHIFOAP;
	SMILES Cl[Gd](Cl)Cl;
Sifat
Rumus kimia	GdCl3
Massa molar	263,61 g/mol
Penampilan	Kristal putih; higroskopis
Densitas	4,52 g/cm3
Titik lebur	609 °C (1.128 °F; 882 K)
Titik didih	1.580 °C (2.880 °F; 1.850 K)
Kelarutan dalam air	94,65 g/100 mL, 25 °C
Suseptibilitas magnetik (χ)	+27,930·10−6 cm3/mol
Struktur
Struktur kristal	Heksagonal, hP8
Grup ruang	P63/m, No. 176
Senyawa terkait
Anion lain	Gadolinium(III) fluorida; Gadolinium(III) bromida; Gadolinium(III) iodida; Gadolinium(III) oksida
Kation lainnya	Europium(III) klorida; Terbium(III) klorida
	Kecuali dinyatakan lain, data di atas berlaku pada suhu dan tekanan standar (25 °C [77 °F], 100 kPa).
	verifikasi (apa ini ?)
	Referensi

Gadolinium(III) klorida, juga dikenal sebagai gadolinium triklorida, adalah sebuah senyawa anorganik dengan rumus GdCl₃. Senyawa ini merupakan padatan nirwarna yang bersifat higroskopis dan larut dalam air. Bentuk heksahidrat GdCl₃∙6H₂O sering ditemui dan kadang-kadang juga disebut gadolinium triklorida. Spesi Gd³⁺ menjadi perhatian khusus karena ion ini memiliki jumlah spin tak berpasangan yang paling banyak, setidaknya untuk unsur kimia yang telah diketahui. Dengan tujuh elektron valensi dan tujuh orbital-f yang tersedia, ketujuh elektron tersebut tidak berpasangan dan tersusun secara simetris di sekeliling atom gadolinium. Magnetisme dan simetri yang tinggi membuat Gd³⁺ menjadi komponen yang berguna dalam spektroskopi NMR dan MRI.

Pembuatan sunting

GdCl₃ biasanya dibuat melalui rute "amonium klorida", yang melibatkan sintesis awal (NH₄)₂[GdCl₅]. Bahan ini dapat dibuat dari bahan awal yang umum pada suhu reaksi 230 °C dari gadolinium(III) oksida:^[2]

10 NH₄Cl + Gd₂O₃ → 2 (NH₄)₂[GdCl₅] + 6 NH₃ + 3 H₂O

dari gadolinium(III) klorida terhidrasi:

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

dari logam gadolinium:

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

Pada langkah kedua, bentuk pentaklorida akan terurai pada suhu 300 °C:

(NH₄)₂[GdCl₅] → GdCl₃ + 2 NH₄Cl

Reaksi pirolisis ini berlangsung melalui perantaraan NH₄[Gd₂Cl₇].

Rute amonium klorida lebih populer dan lebih murah daripada metode lainnya. Namun, GdCl₃ juga dapat disintesis melalui reaksi Gd padat pada suhu 600 °C dalam aliran HCl.^[3]

Gd + 3 HCl → GdCl₃ + 3/2 H₂

Gadolinium(III) klorida juga membentuk heksahidrat, GdCl₃∙6H₂O. Heksahidrat ini dibuat dengan gadolinium(III) oksida (atau klorida) dalam HCl pekat yang diikuti dengan penguapan.^[4]

Struktur sunting

GdCl₃ mengkristal dengan struktur UCl₃ heksagonal, seperti yang terlihat pada senyawa triklorida 4f lainnya dari La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, dan Eu.^[5] Senyawa berikut ini mengkristal dalam motif YCl₃: DyCl₃, HoCl₃, ErCl₃, TmCl₃, YbCl₃, LuCl₃, dan YCl₃. Motif UCl₃ menampilkan logam 9-koordinat dengan koordinasi sferis prisma trigonal bertudung-tiga. Dalam bentuk heksahidrat dari gadolinium(III) klorida serta senyawa triklorida dan tribromida 4f yang lebih kecil lainnya, enam molekul H₂O dan dua ion Cl⁻ berkoordinasi dengan kation yang menghasilkan gugus koordinasi 8.

Sifat, dengan aplikasi untuk MRI sunting

Garam gadolinium merupakan minat utama untuk agen relaksasi dalam pencitraan resonansi magnetik (magnetic resonance imaging, MRI). Teknik ini memanfaatkan fakta bahwa Gd³⁺ memiliki konfigurasi elektron f⁷. Tujuh adalah jumlah spin elektron tak berpasangan terbesar yang mungkin dimiliki oleh sebuah atom, sehingga Gd³⁺ merupakan komponen kunci dalam desain kompleks yang sangat paramagnetik.^[6] Untuk menghasilkan agen relaksasi, sumber Gd³⁺ seperti GdCl₃∙6H₂O diubah menjadi kompleks koordinasi. GdCl₃∙6H₂O tidak dapat digunakan sebagai agen kontras MRI karena kelarutannya yang rendah dalam air pada pH tubuh yang mendekati netral.^[7] Gadolinium(III) "bebas", misalnya [GdCl₂(H₂O)₆]⁺, bersifat toksik, sehingga agen pengelat sangat penting untuk aplikasi biomedis. Ligan monodentat atau bahkan bidentat sederhana tidak akan cukup karena mereka tidak tetap terikat pada Gd³⁺ Gd3 dalam larutan. Oleh karena itu, diperlukan ligan dengan bilangan koordinasi yang lebih tinggi. Kandidat yang jelas adalah EDTA⁴⁻, asam etilenadiaminatetraasetat, yang merupakan ligan heksadentat yang umum digunakan untuk kompleks logam transisi. Namun, lantanida menunjukkan bilangan koordinasi lebih besar dari enam, sehingga digunakan aminokarboksilat yang lebih besar.

Salah satu agen pengelat yang representatif adalah H₅DTPA, asam dietilenatriaminapentaasetat.^[8] Pengelatan pada basa konjugat dari ligan ini akan meningkatkan kelarutan Gd³⁺ pada pH tubuh netral dan masih memungkinkan adanya efek paramagnetik yang diperlukan untuk agen kontras MRI. Ligan DTPA⁵⁻ berikatan dengan Gd melalui lima atom oksigen dari karboksilat dan tiga atom nitrogen dari amina. Tersisa tempat pengikatan ke-9 yang ditempati oleh molekul air. Pertukaran cepat dari ligan air ini dengan air curah adalah alasan utama untuk sifat peningkatan sinyal dari kelat. Struktur [Gd(DTPA)(H₂O)]²⁻ ada prisma trigonal bertudung-tiga terdistorsi.

Berikut ini adalah reaksi pembentukan Gd-DTPA:

Referensi sunting

^ Saeger, Victor William; Spedding, F. H. (November 1960). Some physical properties of rare-earth chlorides in aqueous solution. Ames Laboratory Technical Reports 46. hlm. 38. Diakses tanggal 16 Februari 2024.
^ Meyer, G. (1989). The Ammonium Chloride Route to Anhydrous Rare Earth Chlorides-The Example of YCl₃. Inorganic Syntheses. 25. hlm. 146–150. doi:10.1002/9780470132562.ch35. ISBN 978-0-470-13256-2.
^ Corbett, John D. (1983). "Trichlorides of the Rare Earth Elements, Yttrium, and Scandium". Inorganic Syntheses. Inorganic Syntheses. 22. hlm. 39–42. doi:10.1002/9780470132531.ch8. ISBN 978-0-470-13253-1.
^ Quill, L. L.; Clink, George L. (1967). "Preparation of Lanthanide Chloride Methanolates Using 2,2-Dimethoxypropane". Inorganic Chemistry. 6 (7): 1433–1435. doi:10.1021/ic50053a032.
^ Wells, A.F. (1984). Structural Inorganic Chemistry. Oxford: Clarendon Press.
^ Raduchel, B.; Weinmann, H.; Muhler, A. (1996). "Gadolinium Chelates: Chemistry, Safety, & Behavior". Encyclopedia of Nuclear Magnetic Resonance. 4: 2166–2172.
^ Spencer, A. J.; Wilson, S. A.; Batchelor, J.; Reid, A.; Pees, J.; Harpur, E. (1997). "Gadolinium Chloride Toxicity in the Rat". Toxicologic Pathology. 25 (3): 245–255. doi:10.1177/019262339702500301. ISSN 0192-6233. PMID 9210255.
^ 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". Inorganic Chemistry. 32 (10): 2068–2071. doi:10.1021/ic00062a031.

"Gadolinium". Magnetic Resonance TIP-MRI Database. Diakses tanggal 16 Februari 2024.
"Gadolinium". Webelements. Diakses tanggal 10 Februari 2024.

[1] Saeger, Victor William; Spedding, F. H. (November 1960). Some physical properties of rare-earth chlorides in aqueous solution. Ames Laboratory Technical Reports 46. hlm. 38. Diakses tanggal 16 Februari 2024.

[2] Meyer, G. (1989). The Ammonium Chloride Route to Anhydrous Rare Earth Chlorides-The Example of YCl₃. Inorganic Syntheses. 25. hlm. 146–150. doi:10.1002/9780470132562.ch35. ISBN 978-0-470-13256-2.

[3] Corbett, John D. (1983). "Trichlorides of the Rare Earth Elements, Yttrium, and Scandium". Inorganic Syntheses. Inorganic Syntheses. 22. hlm. 39–42. doi:10.1002/9780470132531.ch8. ISBN 978-0-470-13253-1.

[4] Quill, L. L.; Clink, George L. (1967). "Preparation of Lanthanide Chloride Methanolates Using 2,2-Dimethoxypropane". Inorganic Chemistry. 6 (7): 1433–1435. doi:10.1021/ic50053a032.

[5] Wells, A.F. (1984). Structural Inorganic Chemistry. Oxford: Clarendon Press.

[6] Raduchel, B.; Weinmann, H.; Muhler, A. (1996). "Gadolinium Chelates: Chemistry, Safety, & Behavior". Encyclopedia of Nuclear Magnetic Resonance. 4: 2166–2172.

[SpencerWilson1997-7] Spencer, A. J.; Wilson, S. A.; Batchelor, J.; Reid, A.; Pees, J.; Harpur, E. (1997). "Gadolinium Chloride Toxicity in the Rat". Toxicologic Pathology. 25 (3): 245–255. doi:10.1177/019262339702500301. ISSN 0192-6233. PMID 9210255.

[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". Inorganic Chemistry. 32 (10): 2068–2071. doi:10.1021/ic00062a031.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]