Kelatni agensi su kemikalije ili kemijski spojevi koji reagiraju s teškim metalima, mijenjajući njihov kemijski sastav i poboljšavajući njihovu opću stabilnost i vjerojatnost vezanja s drugim metalima, hranjivim tvarima ili tvarima. Kada se to dogodi, metal koji ostaje poznat je kao “kelat”, riječ koja potječe od grčkog chela, što znači kandža. Ove vrste agensa postoje u prirodi i važan su dio mnogih bioloških procesa. Pomažu u transportu hranjivih tvari kroz biljke, na primjer, i pomažu u probavi ljudi i mnogih životinja. Na mnogim mjestima također su stvoreni sintetički i imaju niz važnih upotreba u industriji i medicini. Ove vrste agenasa mogu biti vrlo korisne svaki put kada se ioni teških metala trebaju razgraditi, izolirati ili premjestiti.
Kako rade
Kemija koja stoji iza načina na koji ti agensi djeluju obično je pomalo složena, ali jednostavno rečeno oni se vežu za metalne ione na takav način da reorganiziraju njihovu jezgru i kemijski sastav. Većina metala ima kemijsku strukturu koja najviše nalikuje lancima, ali kelatni agensi spajaju krajeve kako bi formirali prsten, poznat kao ligand. Ova struktura prstena čini ione stabilnijima i pomaže im da se lakše kreću kroz niz različitih okruženja.
Etilendiamin je jedan od najčešćih kelatnih agenasa i dobar je primjer djelovanja ovih tvari. Ima kemijsku strukturu C2H8N2. Kemijski je poznat kao multidentatno sredstvo, ili točnije bidentatni ligand, što znači da može formirati dvije veze – svaki atom dušika može se povezati s istim metalnim ionom. Ovisno o tome koliko veza metalni ion može prihvatiti, ion može formirati kelat s jednom, dvije ili tri molekule etilendiamina. Što je više veza, to će kelat vjerojatno biti jači i stabilniji.
Uloga u prirodi
Prirodni kelati neophodni su za mnoge procese koji održavaju život i ne mogu se formirati bez sredstava koja mogu pomoći u njihovoj transformaciji. Kompleks vitamina B12-kobalt je jedan od primjera. To je prehrambeni zahtjev za ljude i većinu životinja, ali u većini slučajeva ne može se pravilno probaviti ili apsorbirati dok ne stvori ligand s jednim od mnogih kelatnih agenasa u tijelu. Kompleks hemoglobin-željezo prenosi kisik kroz krv nakon kelacije, a slično, kompleks klorofil-magnezij je kritična komponenta fotosinteze u biljkama. Da kelatni agensi nisu na djelu, ti bi procesi bili sporiji, a možda se uopće ne bi ni dogodili.
Upotreba u industriji
Sredstva se obično koriste u industrijskoj proizvodnji kao aditivi za deterdžent, stabilizatori, konzervansi i zadržavači okusa i boje. Etilendiamintetraoctena kiselina (EDTA) je jedna od najpopularnijih. To je ono što je poznato kao “kvadridentatno” ili “heksadentatno” sredstvo koje je sposobno formirati četiri ili šest veza s metalnim ionima. EDTA se naširoko koristi za poboljšanje moći čišćenja deterdženata i sapuna stvaranjem kelata s metalima magnezija i kalcija u tvrdoj vodi. Ova sredstva se također koriste kao držači boje za tekstilne boje.
EDTA se na mnogim mjestima koristi i kao aditiv za hranu. Kvarenje hrane obično kataliziraju enzimi koji zahtijevaju određene prijelazne metale da bi funkcionirali, ali EDTA deaktivira enzime kvarenja koji bi inače uzrokovali užeglanje hrane. Također deaktivira enzime zbog kojih hrana gubi boju ili okus.
Važnost za medicinu
Ovi su agensi neophodni za mnoge medicinske tretmane i testove. Mogu se koristiti za izolaciju i premještanje kalcijevih iona iz krvi, što pomaže očuvanju krvi tijekom operacija ili operacija, na primjer, a također su važan dio mnogih tretmana trovanja olovom i drugim metalima. Kada agensi uđu u krvotok, mogu ciljati slobodne ione metala i kelirati ih, a zatim ih ukloniti iz krvotoka, često ispiranjem u urinu. Dimerkaprol je jedan od najčešćih primjera. Uklanja otrove teških metala, kao što su antimon, živa i arsen, formiranjem sumpornih veza s ionima metala.