Gadolinio

Yo asi	N / A	DT	MD	Delaware	DP
152 Di-s	0,20%	1,08 × 10 14 años	α	2.205	148 cm
154 Di-s	2,18%	Gd es estable con 90 neutrones
155 Di-s	14,80%	Gd es estable con 91 neutrones
156 Di-s	20,47%	Gd es estable con 92 neutrones
157 Di-s	15,65%	Gd es estable con 93 neutrones
158 Di-s	24,84%	Gd es estable con 94 neutrones
160 Dios	21,86%	> 1,3 × 10 21 años	β - β- _	1.7	160 días

iso: isótopo
NA: abundancia en la naturaleza
TD: vida media
DM: modo de decaimiento
DE: energía de decaimiento en MeV
DP: producto de decaimiento

El gadolinio es el elemento químico de número atómico 64 y su símbolo es Gd .

Características

El gadolinio es un metal de tierras raras de aspecto blanco plateado , dúctil y maleable. Cristaliza a temperatura ambiente en una forma α hexagonal compacta ; calentado a1 508 K se transforma en una forma cristalina β cúbica centrada en el cuerpo .

A diferencia de otros lantánidos, el gadolinio es relativamente estable en el aire mientras esté seco. En presencia de humedad, se cubre rápidamente con su propio óxido que, al pelar, expone al ataque nuevas superficies metálicas vivas. Reacciona lentamente con agua y se disuelve en ácidos diluidos .

El gadolinio tiene la sección transversal de captura de neutrones térmicos más alta de cualquier material conocido (49 000 barn ), pero también tiene una alta tasa de agotamiento, lo que limita su utilidad como material de barra de control de reactores nucleares .

El gadolinio es ferromagnético por debajo de 19,3 °C (la temperatura de Curie más alta entre los lantánidos ferromagnéticos).

Aplicaciones

El gadolinio se utiliza para producir granates de itrio -gadolinio , utilizados en dispositivos de microondas ; Las sales de gadolinio también se utilizan para producir fósforos para televisores en color .

El ion Gd 3+ es paramagnético, porque tiene 7 electrones desapareados en el orbital 4f (lo que explica la estabilidad sensacional del ion); por lo tanto, se utiliza en solución, complejado por ligandos policarboxílicos de poliamina cíclica, como medio de contraste intravenoso en imágenes de resonancia magnética con fines de diagnóstico.

El gadolinio también se usa para la producción de discos compactos y dispositivos de memoria para computadoras. Finalmente, también se utiliza en sistemas de parada de emergencia en reactores nucleares, especialmente en reactores tipo CANDU , debido a su elevada sección de captura de neutrones térmicos.

El gadolinio tiene propiedades metalúrgicas inusuales; por simple adición de gadolinio al 1% al hierro , cromo y sus aleaciones , mejora su trabajabilidad y resistencia a las altas temperaturas ya la oxidación .

El alto momento magnético del gadolinio y su baja temperatura de Curie, cercana a la temperatura ambiente, hace que el gadolinio sea adecuado para la realización de sensores magnéticos de temperatura.

Historia

En 1880 , el químico suizo Jean Charles Galissard de Marignac observó las líneas espectrales del gadolinio en muestras de didimio y gadolinita . Fue entonces el francés Paul Émile Lecoq de Boisbaudran quien separó la gadolinia (u óxido de gadolinio (III) ) del itrio de Mosander en 1886 . El elemento puro fue aislado en 1904 por Georges Urbain y H. Lacombe.

Al igual que el mineral gadolinita, el gadolinio debe su nombre al químico y geólogo finlandés Johan Gadolin .

Rol biológico

El gadolinio no tiene una función biológica conocida.

Bioquímica del gadolinio

Como ion Gd 3+ , el gadolinio es un ácido de Lewis duro y ennacoordinado , lo que lo hace excepcionalmente similar a bases como el H 2 O y el OH - . El primero explica la dificultad del procesamiento organometálico del ion en solución, el segundo su toxicidad: a pH fisiológico y en presencia de fosfatos libres , precipita como hidróxido (gelatina incolora) y como fosfato (polvoriento blanco). Los complejos cargados se eliminan por la orina, y no atraviesan la barrera hematoencefálica intacta , sino sólo si está interrumpida o alterada en su permeabilidad (lesiones neoplásicas, desmielinización reciente, inflamación); también por este motivo se utilizan como medio de contraste en resonancia magnética.

Medio de contraste para resonancia magnética

La presencia de un centro paramagnético influye en los tiempos de realineación del vector de magnetización de los protones de agua, cuya resonancia se mide en la RM con fines de diagnóstico . Dado que las lesiones neoplásicas son más ricas en agua que las áreas circundantes y el medio de contraste tiende a depositarse allí, aquí se genera una señal más intensa que en el tejido sano.
Hay muchos factores que influyen en la eficacia del medio de contraste ; cambian su influencia sobre la relaxividad de los protones según la posición del propio protón con respecto al centro paramagnético (esfera interna o coordinación directa; esfera externa o interacciones no covalentes). Recordamos dos de ellos: la distancia protón-Gd (cuanto menor sea la distancia, más rápido se reorientará el vector de magnetización), el tiempo de vida del agua ligada (cuantos más protones estén directamente influenciados por Gd, más rápidamente se reorientarán los vectores será). Por esta razón, se han desarrollado ligandos azamacrocíclicos policarboxílicos de poliamina que, con una cinética muy lenta, son capaces de complejar 8 de los 9 sitios de coordinación de iones. Sin embargo, conducen a problemas de impedimento estérico , que a veces dificultan el acceso a la única molécula de agua de coordinación. El progenitor es DOTA (como sal meglumínica del ácido gadotérico), con sus derivados liposomales, como DOTA.DSA, que tienen una función con doble cola lipofílica, similar a la de los fosfolípidos .

Otro tipo de ligandos utilizados son el DTPA (ácido dietilentriamino-pentacético o ácido pentético) [1] para formar Gd-DTPA (sal de dimeglumínico del ácido gadopentético). Del DTPA pasamos a sus derivados, como el MS-325, que contiene una estructura lipofílica.

Disponibilidad

En la naturaleza, el gadolinio no se encuentra en su estado nativo, sino solo combinado en minerales como la gadolinita , la monacita y la bastnasita .

Se prepara por intercambio iónico y extracción con solvente , o por reducción de su fluoruro anhidro con calcio metálico .

La producción anual de Gadolinio es de unas 400 toneladas, concentradas principalmente en China, Estados Unidos, Brasil, Sri Lanka, India y Australia con reservas estimadas en poco más de un millón de toneladas.

Compuestos

Los compuestos de gadolinio incluyen:

fluoruros : GdF 3
cloruros : GdCl 3
bromuros : GdBr 3
yoduros : GdI 3
óxidos : Gd 2 O 3
sulfuros : Gd 2 S 3
nitruros : GdN

En la naturaleza, el gadolinio se presenta como una mezcla de 5 isótopos estables , 154 Gd, 155 Gd, 156 Gd, 157 Gd, 158 Gd, y dos radiactivos , 152 Gd y 160 Gd. 158 Gd es el más abundante (24,84%).
Del gadolinio se han identificado 30 isótopos radiactivos, de los cuales el más estable es el 160 Gd (con una vida media de1.3 × 10 21 años), 152 Gd (1,08 × 10 14 años) y 150 Gd (1,79 × 10 6 años). Todos los demás tienen vidas medias de menos de 74,7 años y la mayoría de ellos menos de 24,6 segundos. También hay 4 metáestados , los más estables son 143m Gd (vida media: 110 segundos), 145m Gd (85 segundos) y 141m Gd (24,5 segundos).
El principal modo de decaimiento de los isótopos más ligeros que 158 Gd es la captura de electrones con conversión de europio en isótopos ; para los más pesados es la desintegración beta con conversión de terbio en isótopos .

Precauciones

Símbolos de peligro químico
Atención
frases H	261
consejo pag	231 + 232 - 422 [2] [3]
Los productos químicos deben manipularse con precaución.
Advertencias

Al igual que otros lantánidos, los compuestos de gadolinio se consideran de baja a media toxicidad, aunque su toxicidad aún no se ha estudiado en detalle. Las sales de gadolinio son irritantes para la piel y las mucosas. Debido a su toxicidad, cuando se utiliza como medio de contraste paramagnético en imágenes de resonancia magnética, se une a un compuesto quelante.

En 2007, los fabricantes de medios de contraste a base de gadolinio revelaron a los profesionales de la salud revisiones importantes con respecto a la prescripción de estos productos por parte de la Administración de Alimentos y Medicamentos para su uso en imágenes por resonancia magnética (MRI) : los informes posteriores al uso han demostrado que el uso de estos agentes aumenta el riesgo de desarrollar una afección médica grave llamada fibrosis nefrógena sistémica hasta en un 4 %, independientemente del sexo, la raza o la edad [4] en pacientes con insuficiencia renal < 30ml / min /1,73 m³ ) y en pacientes con disfunción renal por síndrome hepatorrenal en el perioperatorio de trasplante hepático.

La fibrosis nefrogénica sistémica conduce a la formación excesiva de tejido conectivo en la piel y los órganos internos, es una enfermedad progresiva y puede ser debilitante, a veces con un desenlace fatal.

En 2010, la FDA, tras recibir informes de más de 250 casos de fibrosis nefrogénica sistémica tras la administración de agentes de contraste a base de gadolinio, prohibió el uso de tres tipos de agentes a base de gadolinio (Magnevist, Omniscan y Optimark) en el contexto de la insuficiencia renal. enfermedad. [5] .

La Agencia Italiana de Medicamentos , al igual que la Administración de Drogas y Alimentos de los EE. UU. , también informa fibrosis nefrogénica después de la administración de gadolinio [6] .

Notas

^ Magnesia s.pellegrino , en torrinomedica.it .
^ Sigma Aldrich; Rvdo. del 17 de mayo de 2012
^ Almacene el contenido bajo una atmósfera de gas inerte.
^ Moschella SL, Kay J, Mackool BT, Liu V. Datos de casos del Hospital General de Massachusetts. Ejercicios clínico-patológicos semanales. Causa 35-2004. Varón de 68 años con enfermedad renal terminal y engrosamiento de la piel. N Engl J Med. 2004; 351: 2219. doi: 10.1056 / NEJMcpc049026.
^ Administración de Drogas y Alimentos de los Estados Unidos. 2010. Comunicado de seguridad de medicamentos de la FDA: Nuevas advertencias para el uso de agentes de contraste a base de gadolinio en pacientes con disfunción renal. https://www.fda.gov/Drugs/DrugSafety/ucm223966.htm
^ Fibrosis sistémica nefrogénica y gadolinio BIF XV Nº 2 ( PDF ), en Agenziafarmaco.gov.it , Agencia Italiana de Medicamentos , 2008.

Bibliografía

Francesco Borgese, Los elementos de la tabla periódica. Descubrimiento, propiedades, usos. Manual químico, físico, geológico , Roma, CISU, 1993, ISBN 88-7975-077-1 .
R. Barbucci, A. Sabatini y P. Dapporto, Tabla periódica y propiedades de los elementos , Florencia, Edizioni V. Morelli, 1998 (archivado desde el original el 22 de octubre de 2010) .

Otros proyectos

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Enlaces externos

gadolinio , en Treccani.it - Enciclopedias en línea , Instituto de la Enciclopedia Italiana .

( EN ) Gadolinio , en Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.

Toxicidad de Gd-DTPA ( PDF ), en emea.eu.int (archivado desde el original el 24 de agosto de 2006) .
( EN ) Gadolinio , en periodic.lanl.gov , Laboratorio Nacional de Los Álamos .
Gadolinio , en WebElements.com . _ _
Gadolinio , en EnvironmentalChemistry.com . _ _
Es Elemental - Gadolinio , en education.jlab.org .