Gadoliniumoxid

Gadoliniumoxid
Illustrativt billede af varen Gadoliniumoxid
Identifikation
Synonymer

gadolinium sesquioxide, gadoliniumtrioxid

N o CAS 12064-62-9
N o ECHA 100.031.861
N o RTECS LW4790000
PubChem 159427
SMILE [O-2]. [O-2]. [O-2]. [Gd + 3]. [Gd + 3]
PubChem , 3D-visning
InChI InChI: 3D-visning
InChI = 1S / 2Gd.3O / q2 * + 3; 3 * -2
InChIKey:
CMIHHWBVHJVIGI-UHFFFAOYSA-N
Udseende lugtfrit hvidt pulver, hygroskopisk
Kemiske egenskaber
Formel Gd 2 O 3
Molar masse 362,5 ± 0,06  g / mol
Gd 86,76%, O 13,24%,
Fysiske egenskaber
T ° fusion 2330  ° C
Opløselighed uopløselig i vand
Volumenmasse 7,41  g · cm -3 til 15  ° C
Relaterede forbindelser
Andre anioner l
Enheder af SI og STP, medmindre andet er angivet.

Den oxid af gadolinium (III) , tidligere kendt som gadolinia , er en uorganisk forbindelse , den oxid af gadolinium metal Gd, med formlen Gd 2 O 3. Det er i denne form, at gadolinium oftest findes i naturen, da det er en del af den sjældne jordfamilie . I Gd 2 O 3, Gd har en oxidationsgrad på tre, hvilket er ret almindeligt i forbindelser af dette element . Fra denne forbindelse kan det rene metal ekstraheres med en nul oxidationsgrad. Gadolinium (III) chlorid (GdCl 3 ) kan også syntetiseres fra gadoliniumoxid). I denne form kan gadolinium bruges som kontrastmiddel til magnetisk resonansbilleddannelse (MRI).

Struktur

Gadolinium (III) oxid har hovedsagelig to særlige krystalstrukturer . Den første er enkel kubisk , svarende til manganoxid (III) oxid . På grund af dette kubiske krystalarrangement har gadoliniumoxid to typer koordineringssteder , hver med en koordinering på seks, men med forskellige geometrier. Den anden struktur opdaget for denne forbindelse er monoklinisk . Ved stuetemperatur er den kubiske form den mere stabile af de to. Ændringen polymorf er observerbar ved omkring 1200  ° C . Over 2100  ° C , op til smeltepunktet for gadoliniumoxid ( 2330  ° C ), er den fremherskende krystalstruktur af den sekskantede type .

Forberedelse og lydhørhed

Denne forbindelse kan opnås ved termisk nedbrydning af hydroxider , nitrater , carbonater eller endog oxalater . Et oxidlag dannes også naturligt på overfladen af ​​metallisk gadolinium.

Gd 2 O 3har relativt basisk reaktivitet sammenlignet med andre metaloxider . Dette fremgår af dens tendens til at kombinere med kuldioxid (CO 2) til dannelse af carbonater. Gadoliniumoxid opløses ret godt i opløsningsmidler, der består af sædvanlige mineralsyrer . Imidlertid begrænser den meget lave opløselighed af de sekundære forbindelser, der er resultatet af dets reaktivitet, såsom oxalater, fluorider , sulfater og phosphater , opløsningen af ​​gadoliniumoxid. Faktisk kommer disse forbindelser til at dække og tilsløre dens overflade, hvilket gør det mindre tilgængeligt for opløsningsmidlet.

Nanopartikler baseret på Gd 2 O 3

Talrige syntetiske ruter fører til produktion af nanopartikler dannet af gadoliniumoxid. De mest almindelige metoder er hovedsageligt baseret på udfældning af gadoliniumhydroxid efter reaktion af metalionen med hydroxidioner. Denne reaktion efterfølges derefter af en varmebehandling, som dehydrerer hydroxidet til opnåelse af oxidet. Nanopartikler er normalt dækket af et beskyttende materiale (hjerte-skal-system, på engelsk  : core-shell ) for at undgå dannelse af aggregater i midten.

I form af nanopartikler er gadoliniumoxid et potentielt kontrastmiddel for MR. En oxidpartikelformet prøve gadolinium overtrukket med dextran , der typisk måler fra 20 til 40  nm , har en relaksivitet på 4,8  s -1 · mM- 1 ved ion under et felt på 7,05  T , hvilket gør det til et valgmateriale til en sådan anvendelse. Bemærk dog, at disse data er opnået i laboratoriet, der arbejder med magnetfelter meget højere end de scannere, der almindeligvis anvendes inden for det medicinske område, hvor intensiteterne er mere i størrelsesordenen 0,5 til 3  t .

Referencer

  1. (en) S. Dierks, "  Gadolinium Oxide  " , ESPI Metals,marts 2010(adgang til 28. april 2016 )
  2. beregnet molekylmasse fra "  Atomic vægte af elementerne 2007  " på www.chem.qmul.ac.uk .
  3. (i) Wells AF (1984) Strukturel Uorganisk kemi , 5 th  ed. , Oxford Science Publications ( ISBN  0-19-855370-6 ) .
  4. (in) Cotton, S. (2006), lanthanid and actinide Chemistry , Wiley, s.  6 ( ISBN  0-470-01006-1 )
  5. (in) Yost, MD, Russell H. Jr. , Garner, CS, The Rare-Earth Elements and Their Compounds , Wiley, 1947.
  6. (in) M McDonald og K Watkin , "  Undersøgelser af de fysisk-kemiske egenskaber ved Dextran Gadoliniumoxid-nanopartikler, små partikler  " , Academic Radiology , bind.  13, nr .  4,2006, s.  421–7 ( PMID  16554221 , DOI  10.1016 / j.acra.2005.11.005 )
  7. (en) Jean-Luc Crisan , Anne-Charlotte Faure Sophie Laurent , Charlotte River , Claire Billotey Bassem Hiba , Marc Janier Veronique Josserand , Jean-Luc Coll , Luce Vander Elst , Robert Muller , Stephane Roux , Pascal Perriat og Olivier Tillement , "  Hybrid Gadolinium Oxid Nanoparticles: Multimodal Contrast Agents for in Vivo Imaging  " , Journal of the American Chemical Society , bind.  129, nr .  16,2007, s.  5076–84 ( PMID  17397154 , DOI  10.1021 / ja068356j )
  8. (i) Maria Engström , Anna Klasson , Henrik Pedersen , Cecilia Vahlberg , Per-Olov Kall og Kajsa Uvdal , "  High proton relaksivitet for gadoliniumoxid nanopartikler  " , Magnetic Resonance Materialer i fysik, biologi og lægevidenskab , Vol.  19, nr .  4,2006, s.  180–6 ( PMID  16909260 , DOI  10.1007 / s10334-006-0039-x )