Agenții de chelare sunt substanțe chimice sau compuși chimici care reacționează cu metalele grele, rearanjandu-le compoziția chimică și îmbunătățindu-le stabilitatea generală și probabilitatea de a se lega cu alte metale, nutrienți sau substanțe. Când se întâmplă acest lucru, metalul care rămâne este cunoscut sub numele de „chelat”, un cuvânt care derivă din grecescul chela, care înseamnă gheară. Aceste tipuri de agenți există în natură și sunt o parte importantă a multor procese biologice. Ele ajută la transportul nutrienților prin plante, de exemplu, și ajută la digestia oamenilor și a multor animale. În multe locuri, sunt create și sintetic și au o serie de utilizări importante atât în industrie, cât și în medicină. Aceste tipuri de agenți pot fi foarte utili ori de câte ori ionii de metale grele trebuie defalcate, izolați sau mutați.
Cum funcționează
Chimia din spatele modului în care acești agenți funcționează tinde să fie oarecum complexă, dar pentru a spune simplu, se leagă de ionii metalici în așa fel încât să le reorganizeze structura de bază și compoziția chimică. Majoritatea metalelor au structuri chimice care seamănă cel mai mult cu lanțurile, dar agenții de chelare se unesc la capete pentru a forma un inel, cunoscut sub numele de ligand. Această structură inelă face ionii mai stabili și îi ajută să se miște cu mai multă ușurință într-o gamă de medii diferite.
Etilendiamina este unul dintre cei mai obișnuiți agenți de chelare și este un bun exemplu al modului în care funcționează aceste substanțe. Are o structură chimică de C2H8N2. Este cunoscut din punct de vedere chimic ca un agent multidentat, sau mai precis un ligand bidentat, ceea ce înseamnă că poate forma două legături – fiecare atom de azot se poate lega cu același ion metalic. În funcție de câte legături poate accepta ionul metalic, ionul poate forma un chelat cu una, două sau trei molecule de etilendiamină. Cu cât există mai multe legături, cu atât chelatul va fi mai puternic și mai stabil.
Rolul în natură
Chelații naturali sunt necesari pentru multe procese de susținere a vieții și nu se pot forma fără agenți care pot ajuta la transformarea lor. Complexul de vitamina B12-cobalt este un exemplu. Este o cerință alimentară pentru oameni și majoritatea animalelor, dar în cele mai multe cazuri nu poate fi digerată sau absorbită în mod corespunzător până când nu a format un ligand cu unul dintre numeroșii agenți chelatori din organism. Complexul hemoglobină-fier transportă oxigenul prin sânge după chelare și, în mod similar, complexul clorofilă-magneziu este o componentă critică a fotosintezei la plante. Dacă agenții de chelare nu ar funcționa, aceste procese ar fi mai lente și s-ar putea să nu se întâmple deloc.
Utilizare în industrie
Agenții sunt utilizați în mod obișnuit în producția industrială ca aditivi pentru detergenți, agenți de stabilizare, conservanți și agenți de reținere a aromei și a culorii. Acidul etilendiaminotetraacetic (EDTA) este unul dintre cele mai populare. Este ceea ce este cunoscut sub numele de agent „cadridentat” sau „hexadentat” care este capabil să formeze fie patru sau șase legături cu ionii metalici. EDTA este utilizat pe scară largă pentru îmbunătățirea puterii de curățare a detergenților și a săpunurilor prin formarea de chelați cu metalele de magneziu și calciu din apa dură. Acești agenți sunt utilizați și ca reținătoare de culoare pentru coloranții textile.
EDTA este folosit în multe locuri și ca aditiv alimentar. Alterarea alimentelor este de obicei catalizată de enzime care necesită anumite metale de tranziție pentru a funcționa, dar EDTA dezactivează enzimele de alterare care altfel ar face ca alimentele să devină râncezite. De asemenea, dezactivează enzimele care fac ca alimentele să își piardă culoarea sau savoarea.
Importanța pentru Medicină
Acești agenți sunt esențiali pentru multe tratamente și teste medicale. Ele pot fi folosite pentru a izola și a elimina ionii de calciu din sânge, ceea ce ajută la conservarea sângelui în timpul intervențiilor chirurgicale sau operațiilor, de exemplu, și sunt, de asemenea, o parte importantă a multor otrăviri cu plumb și alte tratamente pentru otrăvire cu metale. Atunci când agenții intră în fluxul sanguin, ei pot viza ionii de metal liberi și îi pot chela și apoi îi pot elimina din fluxul sanguin, adesea prin spălarea lor în urină. Dimercaprol este unul dintre cele mai comune exemple. Îndepărtează otrăvurile cu metale grele, cum ar fi antimoniul, mercurul și arsenul, prin formarea de legături de sulf cu ionii metalici.