Ацетаты Gd(CH3COO) — ацетат гадолиния(III): свойства, формы выпуска и применение
Ацетат гадолиния(III) — соль редкоземельного металла гадолиния и уксусной кислоты с брутто-формулой Gd(CHCOO). Соединение существует в виде безводной соли, а также гидратов, наиболее устойчив тетрагидрат Gd(CHCOO)4HO. Молярная масса безводной формы — 334,36 г/моль, тетрагидрата — 406,42 г/моль. Ацетат гадолиния(III) относится к координационным соединениям с карбоксилатными лигандами; в водных растворах диссоциирует с образованием аквакомплексов Gd, склонных к гидролизу. Именно сочетание парамагнитного ядра Gd и лабильной ацетатной координации определяет его применение в аналитической химии, материаловедении и синтезе функциональных оксидов.
Физико-химические характеристики
Безводный ацетат гадолиния(III) — белый кристаллический порошок без запаха, гигроскопичен. Тетрагидрат кристаллизуется в виде бесцветных призм. Соль растворима в воде и полярных органических растворителях; растворимость в воде при 20 C составляет порядка 20–25 г/100 мл для гидратированной формы. При нагревании выше 100 C гидрат ступенчато теряет воду, а при 300–400 C разлагается с образованием карбоната гадолиния, который при дальнейшем прокаливании переходит в оксид GdO.
| Параметр | Безводный Gd(CHCOO) | Тетрагидрат Gd(CHCOO)4HO | Оксид GdO (продукт прокалки) | Единица |
|---|---|---|---|---|
| Молярная масса | 334,36 | 406,42 | 362,50 | г/моль |
| Содержание Gd | 47,0 | 38,7 | 86,8 | % масс. |
| Растворимость в воде (20 C) | высокая | 20–25 | нерастворим | г/100 мл |
| Температура разложения | 300–400 | 100–400 | стабилен до 2000 | C |
| Чистота (марка) | 99,9 | 99,99 | 99,99 | % (3N–4N) |
Формы выпуска и квалификации
- Безводный ацетат гадолиния(III) Gd(CHCOO), чистота 99,9 % (3N) — для неводных синтезов и МОСГД-прекурсоров.
- Тетрагидрат Gd(CHCOO)4HO, 99,9–99,99 % — основная коммерческая форма для водных растворов.
- Водный раствор ацетата гадолиния заданной концентрации (например, 0,5 М) — для пропитки носителей и золь-гель процессов.
- Марки с контролем примесей других РЗЭ (Ce, Sm, Eu, Tb) на уровне 10 ppm.
- Порошок с нормированным гранулометрическим составом для прессования и распылительной сушки.
Технологические применения
Ацетат гадолиния(III) используется как прекурсор в золь-гель синтезе наноразмерного оксида гадолиния GdO и сложных оксидов, включая гадолиний-галлиевый гранат GdGaO (GGG) и гадолиний-алюминиевый гранат. В технологии функциональных покрытий соль наносят методом спрей-пиролиза или центрифугирования на подложки из кремния, сапфира и кварцевого стекла с последующей термообработкой в муфельных печах при 600–1000 C.
В аналитической практике ацетатный буфер с Gd применяют в атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ИСП-АЭС) и масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ИСП-МС) для градуировки по редкоземельным элементам. В органическом синтезе соль служит источником безводного Gd для получения карбоксилатных комплексов и металл-органических каркасов (MOF) на основе терефталатов.
В производстве магнитно-резонансных контрастных агентов ацетат гадолиния выступает промежуточным соединением при синтезе хелатов (Gd-DTPA, Gd-DOTA). В металлургии и стекловарении его вводят в шихту как гомогенный носитель гадолиния для легирования оптических стёкол и люминофоров.
Условия хранения и обращения
Соль хранят в герметичной таре из полиэтилена или стекла в сухом помещении при температуре не выше 25 C и относительной влажности до 60 %. Гидрат склонен к потере кристаллизационной воды при длительном хранении на воздухе, поэтому партии контролируют по содержанию Gd. При работе с порошком применяют респираторы класса FFP2 и защитные очки; пыль ацетата гадолиния раздражает слизистые оболочки.
Вопросы и ответы
Какова растворимость ацетата гадолиния(III) в воде?
Тетрагидрат Gd(CHCOO)4HO растворяется в воде при 20 C в количестве 20–25 г/100 мл. Растворимость повышается с температурой; безводная форма гидролизуется с образованием основных ацетатов.
При какой температуре разлагается Gd(CHCOO)?
Термическое разложение начинается после удаления кристаллизационной воды: карбоксилат распадается в интервале 300–400 C с образованием карбоната гадолиния, который при прокалке выше 800 C переходит в GdO.
Чем отличается безводный ацетат от тетрагидрата?
Безводная соль содержит 47,0 % Gd и применяется в неводных синтезах, тогда как тетрагидрат содержит 38,7 % Gd и используется в водных растворах и золь-гель процессах.
Какие примеси нормируются в ацетате гадолиния?
Контролируются другие редкоземельные элементы (Ce, Sm, Eu, Tb) на уровне 10 ppm, а также железо, кальций и хлориды; суммарная чистота марок достигает 99,99 % (4N).
