Chelatinės medžiagos yra cheminės medžiagos arba cheminiai junginiai, kurie reaguoja su sunkiaisiais metalais, pakeisdami jų cheminę sudėtį ir pagerindami bendrą jų stabilumą bei tikimybę, kad jie susijungs su kitais metalais, maistinėmis medžiagomis ar medžiagomis. Kai taip atsitinka, likęs metalas yra žinomas kaip „chelatas“, žodis, kilęs iš graikų kalbos chela, reiškiančio letena. Tokios medžiagos egzistuoja gamtoje ir yra svarbi daugelio biologinių procesų dalis. Pavyzdžiui, jie padeda pernešti maistines medžiagas augaluose ir padeda virškinti žmones ir daugelį gyvūnų. Daugelyje vietų jie taip pat yra sukurti sintetiniu būdu ir yra svarbūs tiek pramonėje, tiek medicinoje. Tokios medžiagos gali būti labai naudingos bet kuriuo metu, kai sunkiųjų metalų jonus reikia suskaidyti, izoliuoti ar perkelti.
Kaip jie dirba
Šių agentų veikimo chemija paprastai yra šiek tiek sudėtinga, tačiau paprasčiau tariant, jie jungiasi su metalo jonais taip, kad pertvarkytų jų pagrindinę struktūrą ir cheminę sudėtį. Dauguma metalų turi savo chemines struktūras, kurios labiausiai primena grandines, tačiau kompleksonai sujungia galus, kad sudarytų žiedą, žinomą kaip ligandas. Ši žiedinė struktūra daro jonus stabilesnius ir padeda jiems lengviau judėti įvairiose aplinkose.
Etilendiaminas yra vienas iš labiausiai paplitusių kompleksonų ir yra geras šių medžiagų veikimo pavyzdys. Jo cheminė struktūra yra C2H8N2. Chemiškai jis žinomas kaip daugiadantis agentas arba, tiksliau, dvidantis ligandas, o tai reiškia, kad gali sudaryti dvi jungtis – kiekvienas azoto atomas gali jungtis su tuo pačiu metalo jonu. Priklausomai nuo to, kiek jungčių gali priimti metalo jonas, jonas gali sudaryti chelatą su viena, dviem arba trimis etilendiamino molekulėmis. Kuo daugiau jungčių, tuo stipresnis ir stabilesnis bus chelatas.
Vaidmuo gamtoje
Natūraliai atsirandantys chelatai yra būtini daugeliui gyvybę palaikančių procesų, ir jie negali susidaryti be medžiagų, galinčių padėti jiems transformuotis. Vienas iš pavyzdžių yra vitamino B12 ir kobalto kompleksas. Tai yra žmonių ir daugelio gyvūnų mitybos reikalavimas, tačiau daugeliu atvejų jis negali būti tinkamai virškinamas ar absorbuojamas, kol nesudaro ligando su vienu iš daugelio kompleksonų organizme. Hemoglobino ir geležies kompleksas perneša deguonį per kraują po chelato sudarymo, o chlorofilo ir magnio kompleksas yra svarbi augalų fotosintezės sudedamoji dalis. Jei kompleksonų neveiktų, šie procesai būtų lėtesni ir gali net nevykti.
Naudojimas pramonėje
Agentai dažniausiai naudojami pramoninėje gamyboje kaip ploviklių priedai, stabilizatoriai, konservantai, skonio ir spalvos laikikliai. Etilendiaminotetraacto rūgštis (EDTA) yra viena iš populiariausių. Tai yra tai, kas žinoma kaip „keturkampis“ arba „heksadentas“, galintis sudaryti keturias arba šešias jungtis su metalo jonais. EDTA plačiai naudojamas ploviklių ir muilų valymo galiai sustiprinti, nes kietame vandenyje susidaro chelatai su magnio ir kalcio metalais. Šios medžiagos taip pat naudojamos kaip tekstilės dažų spalvos laikikliai.
EDTA daugelyje vietų taip pat naudojamas kaip maisto priedas. Maisto gedimą paprastai katalizuoja fermentai, kuriems reikalingi tam tikri pereinamieji metalai, kad veiktų, tačiau EDTA deaktyvuoja gedimo fermentus, dėl kurių maistas kitu atveju apkarstų. Jis taip pat deaktyvuoja fermentus, dėl kurių maistas praranda spalvą ar skonį.
Svarba medicinai
Šios medžiagos yra būtinos daugeliui medicininių gydymo būdų ir tyrimų. Jie gali būti naudojami kalcio jonams izoliuoti ir pašalinti iš kraujo, o tai padeda išsaugoti kraują, pavyzdžiui, operacijų ar operacijų metu, be to, jie yra svarbi daugelio apsinuodijimo švinu ir kitų apsinuodijimo metalais gydymo priemonių dalis. Kai agentai patenka į kraują, jie gali nukreipti į laisvuosius metalų jonus ir sudaryti juos chelatus, o tada pašalinti iš kraujotakos, dažnai išplaudami juos su šlapimu. Dimerkaprolis yra vienas iš labiausiai paplitusių pavyzdžių. Jis pašalina sunkiųjų metalų nuodus, tokius kaip stibis, gyvsidabris ir arsenas, sudarydamas sieros ryšius su metalo jonais.