Gadolinium(III) klorida

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
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:
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.
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.
Struktur
GdCl3 mengkristal dengan struktur UCl3 heksagonal, seperti yang terlihat pada senyawa triklorida 4f lainnya dari La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, dan Eu. 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
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. 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. 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. 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:

500px|Pembuatan Gd-DTPA

Referensi

Kategori:Senyawa gadolinium
Kategori:Klorida
Kategori:Halida lantanida
Kategori:Kompleks koordinasi