Gli agenti chelanti sono sostanze chimiche o composti chimici che reagiscono con i metalli pesanti, riorganizzando la loro composizione chimica e migliorando la loro stabilità generale e la probabilità di legame con altri metalli, sostanze nutritive o sostanze. Quando ciò accade, il metallo che rimane è noto come “chelato”, una parola che deriva dal greco chela, che significa artiglio. Questi tipi di agenti esistono in natura e sono una parte importante di molti processi biologici. Ad esempio, aiutano a trasportare i nutrienti attraverso le piante e aiutano la digestione nelle persone e in molti animali. In molti luoghi sono anche creati sinteticamente e hanno una serie di importanti usi sia nell’industria che nella medicina. Questi tipi di agenti possono essere molto utili ogni volta che gli ioni di metalli pesanti devono essere scomposti, isolati o spostati.
Come funzionano
La chimica alla base del funzionamento di questi agenti tende ad essere alquanto complessa, ma per dirla semplicemente si legano agli ioni metallici in modo tale da riorganizzare la loro struttura centrale e la composizione chimica. La maggior parte dei metalli ha strutture chimiche che ricordano più da vicino le catene, ma gli agenti chelanti si uniscono alle estremità per formare un anello, noto come ligando. Questa struttura ad anello rende gli ioni più stabili e li aiuta a muoversi con maggiore facilità attraverso una gamma di ambienti diversi.
L’etilendiammina è uno degli agenti chelanti più comuni ed è un buon esempio di come agiscono queste sostanze. Ha una struttura chimica di C2H8N2. È noto chimicamente come agente multidentato, o più specificamente un ligando bidentato, il che significa che può formare due legami: ogni atomo di azoto può legarsi con lo stesso ione metallico. A seconda di quanti legami lo ione metallico può accettare, lo ione può formare un chelato con una, due o tre molecole di etilendiammina. Più legami ci sono, più è probabile che il chelato sia forte e stabile.
Ruolo nella natura
I chelati naturali sono necessari per molti processi vitali e non possono essere formati senza agenti che possono aiutare la loro trasformazione. Il complesso vitamina B12-cobalto ne è un esempio. È un requisito dietetico per le persone e la maggior parte degli animali, ma nella maggior parte dei casi non può essere digerito o assorbito correttamente finché non ha formato un ligando con uno dei tanti agenti chelanti nel corpo. Il complesso emoglobina-ferro trasporta l’ossigeno attraverso il sangue dopo la chelazione e, allo stesso modo, il complesso clorofilla-magnesio è un componente critico della fotosintesi nelle piante. Se gli agenti chelanti non fossero all’opera, questi processi sarebbero più lenti e potrebbero anche non verificarsi affatto.
Uso nell’industria
Gli agenti sono comunemente usati nella produzione industriale come additivi detergenti, agenti stabilizzanti, conservanti e conservanti di sapore e colore. L’acido etilendiamminotetraacetico (EDTA) è uno dei più popolari. È ciò che è noto come agente “quadridentato” o “esadentato” in grado di formare quattro o sei legami con ioni metallici. L’EDTA è ampiamente utilizzato per aumentare il potere pulente di detersivi e saponi formando chelati con i metalli di magnesio e calcio nell’acqua dura. Questi agenti sono anche usati come fermi di colore per i coloranti tessili.
L’EDTA è usato in molti luoghi anche come additivo alimentare. Il deterioramento del cibo è tipicamente catalizzato da enzimi che richiedono determinati metalli di transizione per funzionare, ma l’EDTA disattiva gli enzimi di deterioramento che altrimenti farebbero irrancidire il cibo. Disattiva anche gli enzimi che fanno perdere colore o sapore al cibo.
Importanza per la medicina
Questi agenti sono essenziali per molti trattamenti medici e test. Possono essere usati per isolare e spostare gli ioni calcio fuori dal sangue, il che aiuta a preservare il sangue durante interventi chirurgici o operazioni, ad esempio, e sono anche una parte importante di molti avvelenamento da piombo e altri trattamenti contro l’avvelenamento da metalli. Quando gli agenti entrano nel flusso sanguigno possono prendere di mira gli ioni metallici liberi e chelati e quindi rimuoverli dal flusso sanguigno, spesso espellendoli nelle urine. Dimercaprol è uno degli esempi più comuni. Rimuove i veleni di metalli pesanti, come antimonio, mercurio e arsenico, formando legami di zolfo con gli ioni metallici.