وبلاگ
مواد کیلیتکننده چیست؟
مواد کیلیتکننده (Chelators یا Ligands) ترکیباتی هستند که توانایی دارند با یونهای فلزی آزاد پیوند برقرار کرده و آنها را در قالب یک کمپلکس پایدار حلقهای به دام بیندازند. اصطلاح “کیلیت” از واژه یونانی cheleبه معنی “چنگال خرچنگ” برگرفته شده است؛ زیرا مولکول کیلیتکننده بهگونهای یون فلزی را در بر میگیرد که گویی با چندین بازو آن را محکم نگه داشته است. در ادامه در مجله شیمی بازار به بررسی این مواد میپردازیم
این ترکیبات دارای گروههای دهنده الکترون مانند:
- اکسیژن (O)
- نیتروژن (N)
- گوگرد (S)
هستند که میتوانند الکترون را به گروه های فلزی بدهند و پیوند کووالانسی بسیار خوبی تشکیل دهند.
این پیوند قوی باعث میشود:
- یون های فلزی در مقایسه با یونهای آزاد پایدارتر شوند.
- دیگر واکنشهای ناخواسته ایجاد نشود.
- بتوانند در محیطهای مختلف کنترل و حمل شوند.
چرا کیلیتسازی اهمیت دارد؟
یونهای فلزی در بسیاری از فرایندهای شیمیایی، زیستی، صنعتی و دارویی حضور دارند. اما یونهای آزاد میتوانند:
- واکنشهای ناخواسته ایجاد کنند.
- باعث رسوب شوند.
- سمیت ایجاد کنند.
- با مولکولهای حساس واکنش تخریبی داشته باشند.
- راندمان فرآیندها را کاهش دهند.
کیلیتکنندهها نقش کلیدی در کنترل این یونهای فلزی دارند. با کیلیت شدن، یون فلزی:
- غیر فعال یا کنترل میشود.
- قابل انتقال میشود.
- قابلیت رسوبزدایی پیدا میکند.
- به عنوان کاتالیست پایدار مورد استفاده قرار میگیرد.
- و در نهایت سمیت کمتری خواهد داشت.
سازوکار کیلیتسازی چگونه عمل میکند؟
مولکول کیلیتکننده دارای چندین گروه دهنده الکترون است. وقتی این گروهها به یک یون فلزی متصل میشوند، یک ساختار حلقهای به وجود میآورند. هرچه تعداد نقاط اتصال بیشتر باشد:
- کمپلکس پایدارتر میشود.
- احتمال جداشدن فلز کمتر خواهد بود.
- خواص فیزیکیشیمیایی یون فلزی تغییر میکند.
لیگاند ها براساس تعداد گروههای دهنده به أنواع زیر تقسیم می شوند.:
- مونودنتات (تکدندانهای)
- بایدنتات (دو دندانهای)
- پلیدنتات یا مولتیدنتات (چند دندانهای)
مواد کیلیتکننده چنددندانهای معمولاً قویتر و موثرتر هستند.
انواع مواد کیلیتکننده
- کیلیتکنندههای آلی–سنتتیک
اینها در صنعت و پزشکی کاربرد زیادی دارند.
مثالها:
– EDTA
– DTPA
– NTA
– EGTA
– کوئینولینها
– لیگاندهای آمینومالئونیک
- کیلیتکنندههای طبیعی
در طبیعت مولکولهای زیادی توانایی کیلیتسازی دارند.
مثالها:
– اسیدسیتریک
– هیومیک اسید
– کلروفیل
– هموگلوبین (آهن را در مرکز خود نگه میدارد)
– پروتئینهای متالوبایندینگ
- کیلیتکنندههای زیستی–پزشکی
برای درمان مسمومیتهای فلزی استفاده میشوند.
مثالها:
– DMSA
– DMPS
– Deferoxamine
– Deferasirox
- کیلیتکنندههای صنعتی ویژه
برای تصفیه آب، شویندهها، کشاورزی و رنگسازی.
مهمترین نمونههای شناخته شده:
- EDTA
یکی از پرکاربردترین کیلیتکنندههای جهان بنا به دلایل زیر می باشد:
– پایداری بالا
– چنددندانهای بودن
– توانایی اتصال به بسیاری از فلزات
- DTPA
قدرت کیلیتکنندگی بیشتر از EDTA دارد.
- اسیدسیتریک
طبیعی، زیستتخریبپذیر و پرکاربرد در مواد غذایی، دارویی و شویندهها.
- پلی فسفات ها
در شویندهها برای جلوگیری از رسوب املاح سختی آب.
کاربردهای مواد کیلیتکننده:
- صنعت شویندهها و پاککنندهها
وظیفه اصلی:
– حذف یونهای کلسیم و منیزیم که باعث سختی آب میشوند.
– جلوگیری از تشکیل رسوبهای آهکی.
– افزایش بازده مواد شوینده.
مواد رایج:
– EDTA
– فسفوناتها
– پلیفسفاتها
– اسیدسیتریک
مزیت: افزایش کف، افزایش قدرت پاککنندگی، جلوگیری از لکههای ناشی از املاح روی ظروف.
- موارد پزشکی و درمان مسمومیت
این کاربرد در پزشکی اهمیت بسیار دارد. یونهایی مانند:
– سرب
– جیوه
– کادمیوم
– آرسنیک
– آهن اضافی در خون
میتوانند با کیلیتکننده کمپلکس غیرسمی تشکیل دهند و از طریق ادرار دفع شوند.
داروهای کیلیتکننده مهم:
– DMSA و DMPS : مسمومیت با سرب، جیوه
– BAL : مسمومیت با آرسنیک
– Deferoxamine : اضافه آهن موجود در بدن بیماران تالاسمی
– Penicillamine : مسمومیت با مس (ویلسون)
توجه: درمان فقط باید زیر نظر پزشک انجام شود.
- کشاورزی و کودهای شیمیایی
در خاک، بسیاری از یونهای فلزی مانند آهن، روی، منگنز و مس به دلیل:
– pH بالا
– رسوبساز بودن
– قفلشدن در خاک
قابل جذب توسط گیاه نیستند. کیلیتکنندهها باعث میشوند این عناصر:
– محلول و قابل جذب شوند.
– پایداری بیشتری در خاک داشته باشند.
– بهصورت کنترلشده آزاد شوند.
کودهای کیلیتی معروف:
– Fe-EDDHA
– Fe-EDTA
– Zn-EDTA
– Mn-EDTA
– Cu-EDTA
مزیت مهم: افزایش راندمان تغذیهای، کاهش مصرف کود.
- تصفیه و کنترل املاح آب
در تصفیهخانهها برای:
– کنترل سختی
– جلوگیری از رسوب در دیگ بخار و برج خنککننده
– حذف یونهای فلزی سنگین آب
مواد رایج:
– EDTA
– فسفوناتها
– پلیکربوکسیلاتها
- صنعت داروسازی
در فرمولاسیون داروها کاربرد دارند جهت:
– جلوگیری از تخریب اکسیداتیو فلزات
– حفظ پایداری محلولها
– کنترل واکنشهای جانبی
مثلاً EDTA در:
– قطرههای چشمی
– محصولات تزریقی
– محلولهای ضدعفونی
بهعنوان پایدارکننده عمل میکند.
- مواد غذایی و نوشیدنیها
کیلیتکنندهها میتوانند:
– از تغییر رنگ (به دلیل یونهای آهن و مس) جلوگیری کنند.
– طعم را حفظ کنند.
– پایداری مواد غذایی را افزایش دهند.
اسیدسیتریک و EDTA در نوشابهها، سسها، کمپوتها و محصولات بستهبندیشده کاربرد زیادی دارند.
- صنعت نفت و گاز
در عملیات:
– اسیدکاری چاهها
– جلوگیری از رسوب سولفاتها و کربناتها
– پاکسازی فلزات از خطوط
موادی مانند EDTA و کیلیتکنندههای فسفوناتدار استفاده میشوند.
- آزمونهای آزمایشگاهی و شیمی تجزیه
در تیتراسیون کومپلکسومتری استفاده شده و غلظت یونهای فلزی تعیین میشود.
مثال:
– EDTA در سنتز محلولهای استاندارد برای تعیین سختی آب.
- بازیافت فلزات و متالورژی
برای جداسازی انتخابی یونهای فلزی از محلولها.
مثال:
– جدا کردن یون مس از محلولهای لیچینگ
– استخراج عناصر خاکی کمیاب
- محیطزیست و پاکسازی آلودگیها
برای حذف فلزات سنگین از:
– پسابهای صنعتی
– خاکهای آلوده
– لجنها و رسوبات
کیلیتکنندهها فلز را در خود نگه میدارند تا بتوان آن را فیلتر، رسوب یا انتقال داد.
مزایا و محدودیتهای کیلیتکنندهها:
مزایا
- افزایش پایداری و حلالیت فلزات
- پیشگیری از رسوب
- استفاده گسترده در صنایع مختلف
- قدرت گزینشپذیری بالا برای برخی یونها
- کاهش سمیت یونهای فلزی
- افزایش راندمان فرایندها
محدودیتها
- برخی از مواد کیلیت کننده مانند EDTA زیستتخریبپذیر نیستند.
- ممکن است فلزات سنگین را وارد سیستم آب کنند.
- مصرف بیرویه باعث آلودگی زیستمحیطی میشود.
- در بدن اگر نابجا استفاده شود خطرناک است.
تفاوت بین کیلیت و کمپلکس ساده چیست؟
– در کمپلکس ساده: لیگاند معمولاً مونودنتات است.
– در کمپلکس کیلیتی: لیگاند چندین نقطه اتصال دارد و حلقه تشکیل میدهد.
نتیجه
– پایداری کمپلکس کیلیتی بهمراتب بیشتر است.
– این استحکام باعث کاهش آزادی فلز میشود.
تفاوت روغن سرخ کردنی و روغن پخت و پز: تحلیل علمی و عملی
مقدمه روغنها از مهمترین اجزای آشپزی هستند که نقش اساسی در طعم، بافت و ارزش غذایی غذا ایفا میکنند. با
مواد تشکیلدهنده نرمکننده لباس و نقش هر کدام
مقدمه نرمکننده لباس یکی از محصولات اصلی در مراقبت از منسوجات به شمار میآید که هدف آن ایجاد لطافت، خوشبو
ایزوپروپیل الکل و نقش آن در شویندهها
چکیده ایزوپروپیل الکل Isopropyl Alcohol یا IPA یکی از پرمصرفترین الکلهای آلی در صنایع شیمیایی، دارویی و بهداشتی است. این
مواد کیلیتکننده چیست؟
مواد کیلیتکننده (Chelators یا Ligands) ترکیباتی هستند که توانایی دارند با یونهای فلزی آزاد پیوند برقرار کرده و آنها را
