가돌리늄 화합물
가돌리늄은 주로 +3가 상태의 화합물을 만든다. 몇 가지 +2가 상태 화합물들이 알려져 있는데, 주로 고체 상태에서 안정하다. 중요한 화합물로는 산화물, 할로겐화물, 그리고 MRI의 조영제로 사용되는 여러 배위 착화합물들이 있다.
산화물 가돌리늄의 산화물은 산화가돌리늄(III)(Gd2O3)인데, 과거에는 이를 가돌리니아(gadolinia)로 부르기도 하였다. Gd2O3는 Gd(III)의 수산화물, 탄산염, 질산염, 옥살산염 등을 태우면 얻을 수 있는데, 무색의 흡습성이 있는 분말로 녹는점은 2420oC이고, 공기 중에서는 탄산가스(CO2)를 흡수하여 탄산가돌리늄(III)(Gd2(CO3)3)가 된다. 물에는 녹지 않으며, 산에는 잘 녹으나, 옥살산 이온(C2O42-), 황산 이온(SO42-), 플루오르화 이온(F-), 인산 이온(PO43-) 등이 있으면, 산화물 표면에 이들의 불용성 염들이 입혀져 잘 녹지 않을 수 있다. 나노 크기의 Gd2O3는 조영제로 사용될 수 있다.
할로겐화물 가돌리늄은 200oC 이상에서 할로겐 원소(X2)와 반응하여 삼할로겐화물(GdX3)을 만든다. GdI3는 노란색이며, 다른 것들은 흰색이다. 가돌리늄의 할로겐 화합물 중 가장 흔히 사용되는 것이 GdCl3인데, 주로 Gd2O3를 과량의 NH4Cl과 함께 가열해서 얻는다. 녹는점이 609oC인 흡습성 결정으로, 물에 잘 녹는다. GdCl3은 Gd2O3를 염산(HCl)에 녹여 만들 수 있는데, 이 경우에는 육수화물인 GdCl3·6H2O이 얻어지며 이를 진공 상태에서 염화암모늄(NH4Cl)과 함께 400oC로 가열하면 무수물이 된다. 조영제로 사용되는 가돌리늄 착화합물을 비롯한 가돌리늄 화합물의 합성과 가돌리늄 스폰지를 얻는데 사용된다. GdF3는 칼슘으로 환원시켜 금속 가돌리늄을 얻는데 사용된다.
+2가 상태의 가돌리늄 할로겐화물은 GdX3를 금속 Gd와 함께 탄탈럼 용기에서 가열하면 얻을 수 있는데, GdI2는 녹는점이 831oC인 금속성 광택이 나는 전기전도성 물질이다. 또한 Gd2Cl3와 Gd5Cl11과 같은 가돌리늄 할로겐화물들도 알려져 있다. Gd2Cl3는 반도체로, 산화수가 2보다 작은 란타넘족 원소 화합물의 첫 번째 예이며, 800oC로 가열하면 흑연과 같은 판상 구조를 하는 GdCl로 환원된다. 탄소로 안정화된 가돌리늄-할로겐 뭉치 화합물들이 알려져 있는데, Gd[Gd6Cl12C], Gd10Cl18(C2)2, Gd4I5C 등이 그 예이다. |