Gadolinium

iso	N / A	TD	DM	DE	DP
¹⁵² Gd	0,20%	1,08 × 10 ¹⁴ ani	α	2.205	¹⁴⁸ Sm
¹⁵⁴ Gd	2,18%	Gd este stabil cu 90 de neutroni
¹⁵⁵ Gd	14,80%	Gd este stabil cu 91 de neutroni
¹⁵⁶ Gd	20,47%	Gd este stabil cu 92 de neutroni
¹⁵⁷ Gd	15,65%	Gd este stabil cu 93 de neutroni
¹⁵⁸ Gd	24,84%	Gd este stabil cu 94 de neutroni
¹⁶⁰ Gd	21,86%	> 1,3 × 10 ²¹ ani	β ^- β ^-	1.7	¹⁶⁰ Dy

iso: izotop
NA: abundență în natură
TD: timp de înjumătățire
DM: modul de descompunere
DE: energia de descompunere în MeV
DP: produs de descompunere

Gadoliniu este elementul chimic cu numărul atomic 64 și simbolul său este Gd .

Caracteristici

Gadoliniu este un metal din pământuri rare , cu aspect alb-argintiu , ductil și maleabil. Acesta cristalizează la temperatura camerei într-o formă α hexagonală compactă ; încălzit la 1 508 K se transformă într-o formă cristalină β cubică centrată pe corp .

Spre deosebire de alte lantanide, gadoliniu este relativ stabil în aer , atâta timp cât este uscat. În prezența umidității, se acoperă rapid cu propriul său oxid care, atunci când se curăță, expune la suprafață noi metale vii la atac. Reacționează lent cu apă și se dizolvă în acizi diluați.

Gadoliniu are cea mai mare secțiune de captare a neutronilor termici din orice material cunoscut (49 000 de hambare ), dar are și o rată ridicată de epuizare, care îi limitează utilitatea ca material pentru fabricarea tijelor de control ale reactoarelor nucleare .

Gadoliniu este feromagnetic sub 19,3 ° C (cea mai înaltă temperatură Curie dintre lantanidele feromagnetice).

Aplicații

Gadoliniul este folosit pentru a produce granate toate " ytriu -gadolinio, dispozitivele utilizate în microunde ; sărurile de gadoliniu sunt, de asemenea, utilizate pentru a produce fosfor pentru televizoarele color.

Ionul Gd ³⁺ este paramagnetic, deoarece are 7 electroni nepereche în orbitalul 4f (ceea ce explică stabilitatea senzațională a ionului), este, prin urmare, utilizat în soluție, complexat de liganzi poliamerici policarboxilici ciclici, ca mediu de contrast intravenos în imagistica unei rezonanțe magnetice în scop diagnostic.

Gadolinium este, de asemenea, utilizat pentru producerea de discuri compacte și dispozitive de memorie pentru computer. În cele din urmă, este utilizat și în sistemele de oprire de urgență din reactoarele nucleare, în special în reactoarele de tip CANDU , datorită secțiunii sale ridicate de captare a neutronilor termici.

Gadoliniu are proprietăți metalurgice neobișnuite; prin simpla adăugare de 1% gadoliniu la fier , crom și aliajele acestora, le îmbunătățește lucrabilitatea și rezistența la temperaturi ridicate și oxidare .

Momentul magnetic ridicat al gadolinului și temperatura Curie scăzută a acestuia, apropiată de temperatura mediului ambiant, face ca gadoliniu să fie potrivit pentru realizarea senzorilor de temperatură magnetică.

Istorie

În 1880 , chimistul elvețian Jean Charles Galissard de Marignac a observat liniile spectrale ale gadolinului în probe de didimiu și gadolinit . Atunci francezul Paul Émile Lecoq de Boisbaudran a separat gadolinia (sau oxidul de gadolinium (III) ) de itriul lui Mosander în 1886 . Elementul pur a fost izolat în 1904 de Georges Urbain și H. Lacombe.

La fel ca mineralul gadolinit, gadoliniu își datorează numele chimistului și geologului finlandez Johan Gadolin .

Rolul biologic

Gadoliniu nu are un rol biologic cunoscut.

Biochimie Gadolinium

Ca Gd ³⁺ ion, gadoliniu este greu și ennacoordinate acid Lewis , ceea ce face extrem de asemănătoare cu baze , cum ar fi H ₂ O și OH ^- . Primul explică dificultatea procesării organometalice a ionului în soluție, al doilea pentru toxicitatea acestuia: la pH fiziologic și în prezența fosfaților liberi, precipită sub formă de hidroxid (gelatinos incolor) și ca fosfat (alb prăfuit). Complexele încărcate sunt eliminate în urină și nu traversează bariera hematoencefalică intactă, ci numai dacă este întreruptă sau modificată în permeabilitatea sa (leziuni neoplazice, demielinizare recentă, inflamație); tot din acest motiv sunt folosite ca mediu de contrast în rezonanța magnetică.

Mediu de contrast pentru RMN

Prezența unui centru paramagnetic influențează timpii de realiniere a vectorului de magnetizare a protonilor de apă, a căror rezonanță este măsurată în RM în scopuri diagnostice . Deoarece leziunile neoplazice sunt mai bogate în apă decât zonele înconjurătoare și mediul de contrast tinde să se stabilească acolo, aici se generează un semnal mai intens decât în țesutul sănătos.
Există mulți factori care influențează eficacitatea mediului de contrast ; își schimbă influența asupra relaxivității protonilor în funcție de poziția protonului în sine față de centrul paramagnetic (sfera internă sau coordonare directă; sfera externă sau interacțiunile non-covalente). Ne amintim două dintre ele: distanța proton-Gd (cu cât este mai mică distanța, cu atât vectorul de magnetizare se va reorienta mai rapid), timpul de viață al apei legate (cu cât mai mulți protoni sunt influențați direct de Gd, cu atât vectorii se reorientează mai rapid va fi). Din acest motiv, s-au dezvoltat liganzi azamacrociclici poliamerici policarboxilici care, cu o cinetică foarte lentă, sunt capabili să complexeze 8 din cele 9 situsuri de coordonare ionică. Cu toate acestea, ele duc la probleme de obstacol steric , uneori făcând singura moleculă de apă de coordonare dificil de accesat. Proiectantul este DOTA (ca sare megluminică a acidului gadoteric), cu derivații săi lipozomali, precum DOTA.DSA, care au o funcție cu o coadă dublă lipofilă, similară cu cea a fosfolipidelor .

Un alt tip de liganzi utilizați sunt DTPA (acid dietilen-triamino-pentacetic sau acid pentetic) ^[1] pentru a forma Gd-DTPA (sare dimegluminică a acidului gadopentetic). De la DTPA ajungem la derivații săi, cum ar fi MS-325, care conțin o structură lipofilă.

Disponibilitate

În natură, gadoliniu nu se găsește în starea sa nativă, ci este combinat doar în minerale precum gadolinitul , monazitul și bastnasitul .

Se prepară prin schimb de ioni și extracție cu solvent sau prin reducerea fluorurii sale anhidre cu calciu metalic.

Producția anuală de Gadolinium este de aproximativ 400 de tone, concentrată în principal în China, Statele Unite, Brazilia, Sri Lanka, India și Australia, cu rezerve considerate a fi puțin peste un milion de tone.

Compuși

Compușii gadoliniului includ:

Izotopi

În natură, gadoliniu apare ca un amestec de 5 izotopi stabili , ¹⁵⁴ Gd, ¹⁵⁵ Gd, ¹⁵⁶ Gd, ¹⁵⁷ Gd, ¹⁵⁸ Gd și doi radioactivi , ¹⁵² Gd și ¹⁶⁰ Gd. ¹⁵⁸ Gd este cel mai abundent (24,84%).

Din gadoliniu, au fost identificați 30 de izotopi radioactivi, dintre care cel mai stabil este ¹⁶⁰ Gd (cu un timp de înjumătățire de 1,3 × 10 ²¹ ani), ¹⁵² Gd ( 1,08 × 10 ¹⁴ ani) și ¹⁵⁰ Gd ( 1,79 × 10 ⁶ ani). Toate celelalte au timp de înjumătățire mai mic de 74,7 ani și majoritatea dintre ele mai puțin de 24,6 secunde. Există, de asemenea, 4 metastate , dintre care cele mai stabile sunt ^143m Gd (timp de înjumătățire: 110 secunde), ^145m Gd (85 secunde) și ^141m Gd (24,5 secunde).

Principalul mod de descompunere pentru izotopii mai ușori de ¹⁵⁸ Gd este captarea electronilor cu conversia europiumului în izotopi ; pentru cele mai grele este decăderea beta cu conversia terbiului în izotopi .

Precauții

Simboluri de pericol chimic
Atenţie
fraze H	261
sfat P	231 + 232 - 422 ^[2] ^[3]
Produsele chimice trebuie manipulat cu precauție
Avertizări

La fel ca alte lantanide, compușii gadoliniului sunt considerați a avea o toxicitate scăzută până la medie, deși toxicitatea lor nu a fost încă studiată în detaliu. Sărurile de gadoliniu sunt iritante pentru piele și mucoase. Datorită toxicității sale, atunci când este utilizat ca mediu de contrast paramagnetic în RMN, este legat de un compus chelator.

În 2007, producătorii de medii de contrast pe bază de gadoliniu au dezvăluit profesioniștilor din domeniul sănătății revizuiri importante cu privire la prescrierea acestor produse de către Food and Drug Administration pentru utilizare în imagistica prin rezonanță magnetică (RMN) : rapoartele post-utilizare au arătat că utilizarea acestor agenți crește riscul de a dezvolta o afecțiune gravă numită fibroză nefrogenă sistemică cu până la 4%, indiferent de sex, rasă sau vârstă ^[4] la pacienții cu insuficiență renală severă, acută sau cronică (rata de filtrare glomerulară <30 ml / min / 1,73 m³ ) și la pacienții cu disfuncție renală datorată sindromului hepatorenal în perioada perioperatorie de transplant hepatic.

Fibroza nefrogenă sistemică duce la formarea excesivă a țesutului conjunctiv în piele și organele interne, este o boală progresivă și poate fi debilitantă, uneori cu un rezultat fatal.

În 2010, FDA, după ce a primit rapoarte de peste 250 de cazuri de fibroză nefrogenă sistemică după administrarea de agenți de contrast pe bază de gadolinium, a interzis utilizarea a trei tipuri de agenți pe bază de gadolinium (Magnevist, Omniscan și Optimark) în contextul bolilor renale . ^[5] .

Agenția italiană pentru medicamente , precum Administrația SUA pentru Alimente și Medicamente , raportează și fibroză nefrogenă după administrarea gadoliniului ^[6] .

Notă

^ Magnesia s.pellegrino , pe torrinomedica.it .
^ Sigma Aldrich; rev. din 17 mai 2012
^ Păstrați conținutul într-o atmosferă de gaz inert.
^ Moschella SL, Kay J, Mackool BT, Liu V. Massachusetts General Hospital case data. Exerciții clinico-patologice săptămânale. Cazul 35-2004. Un bărbat în vârstă de 68 de ani cu boală de rinichi în stadiul final și îngroșarea pielii. N Engl J Med. 2004; 351: 2219. doi: 10.1056 / NEJMcpc049026.
^ Administrația SUA pentru Alimente și Medicamente. 2010. Comunicarea FDA privind siguranța medicamentelor: noi avertismente pentru utilizarea substanțelor de contrast pe bază de gadolini la pacienții cu disfuncție renală. https://www.fda.gov/Drugs/DrugSafety/ucm223966.htm
^ Fibroză sistemică nefrogenă și gadoliniu BIF XV Nº 2 ( PDF ), pe Agenziafarmaco.gov.it , Agenția italiană pentru medicamente , 2008.

Bibliografie

Francesco Borgese, Elementele tabelului periodic. Descoperire, proprietăți, utilizări. Manual chimic, fizic, geologic , Roma, CISU, 1993, ISBN 88-7975-077-1 .
R. Barbucci, A. Sabatini și P. Dapporto, Tabel periodic și proprietăți ale elementelor , Florența, Edizioni V. Morelli, 1998 (arhivat din original la 22 octombrie 2010) .

Elemente conexe

Alte proiecte

Wikționarul conține dicționarul lema « gadolinium »
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre gadoliniu

linkuri externe

gadolinio , pe Treccani.it - Enciclopedii online , Institutul Enciclopediei Italiene .
( EN ) Gadolinium , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
Toxicitate Gd-DTPA ( PDF ), pe emea.eu.int (arhivat din original la 24 august 2006) .
( EN ) Gadolinium , pe periodic.lanl.gov , Laboratorul Național Los Alamos .
(EN) Gadolinium , pe WebElements.com.
( EN ) Gadolinio , pe EnvironmentalChemistry.com .
(EN) It's Elemental - Gadolinium pe education.jlab.org.

Controlul autorității	LCCN (EN) sh85052688 · GND (DE) 4155786-4

Portalul chimiei : portalul științei compoziției, proprietăților și transformărilor materiei

[1] Magnesia s.pellegrino , pe torrinomedica.it .

[2] Sigma Aldrich; rev. din 17 mai 2012

[3] Păstrați conținutul într-o atmosferă de gaz inert.

[4] Moschella SL, Kay J, Mackool BT, Liu V. Massachusetts General Hospital case data. Exerciții clinico-patologice săptămânale. Cazul 35-2004. Un bărbat în vârstă de 68 de ani cu boală de rinichi în stadiul final și îngroșarea pielii. N Engl J Med. 2004; 351: 2219. doi: 10.1056 / NEJMcpc049026.

[5] Administrația SUA pentru Alimente și Medicamente. 2010. Comunicarea FDA privind siguranța medicamentelor: noi avertismente pentru utilizarea substanțelor de contrast pe bază de gadolini la pacienții cu disfuncție renală. https://www.fda.gov/Drugs/DrugSafety/ucm223966.htm

[6] Fibroză sistemică nefrogenă și gadoliniu BIF XV Nº 2 ( PDF ), pe Agenziafarmaco.gov.it , Agenția italiană pentru medicamente , 2008.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]