Les agents chélatants sont des produits chimiques ou des composés chimiques qui réagissent avec les métaux lourds, réorganisant leur composition chimique et améliorant leur stabilité générale et leur probabilité de liaison avec d’autres métaux, nutriments ou substances. Lorsque cela se produit, le métal qui reste est connu sous le nom de chélate, un mot dérivé du grec chela, qui signifie griffe. Ces types d’agents existent dans la nature et sont une partie importante de nombreux processus biologiques. Ils aident à transporter les nutriments dans les plantes, par exemple, et aident à la digestion chez les humains et de nombreux animaux. Dans de nombreux endroits, ils sont également créés synthétiquement et ont un certain nombre d’utilisations importantes dans l’industrie et la médecine. Ces types d’agents peuvent être très utiles chaque fois que des ions de métaux lourds doivent être décomposés, isolés ou déplacés.
Comment fonctionnent-ils
La chimie derrière le fonctionnement de ces agents a tendance à être quelque peu complexe, mais pour le dire simplement, ils se lient aux ions métalliques de manière à réorganiser leur structure centrale et leur composition chimique. La plupart des métaux ont des structures chimiques qui ressemblent le plus à des chaînes, mais des agents chélatants rejoignent les extrémités afin de former un anneau, connu sous le nom de ligand. Cette structure annulaire rend les ions plus stables et les aide à se déplacer plus facilement dans une gamme d’environnements différents.
L’éthylènediamine est l’un des agents chélateurs les plus courants et constitue un bon exemple du fonctionnement de ces substances. Il a une structure chimique de C2H8N2. Il est connu chimiquement comme un agent multidenté, ou plus précisément un ligand bidenté, ce qui signifie qu’il peut former deux liaisons – chaque atome d’azote peut se lier avec le même ion métallique. Selon le nombre de liaisons que l’ion métallique peut accepter, l’ion peut former un chélate avec une, deux ou trois molécules d’éthylènediamine. Plus il y a de liaisons, plus le chélate est susceptible d’être fort et stable.
Rôle dans la nature
Les chélates naturels sont nécessaires à de nombreux processus de maintien de la vie et ils ne peuvent pas être formés sans agents pouvant aider à leur transformation. Le complexe vitamine B12-cobalt en est un exemple. C’est une exigence alimentaire pour les humains et la plupart des animaux, mais dans la plupart des cas, il ne peut pas être correctement digéré ou absorbé tant qu’il n’a pas formé un ligand avec l’un des nombreux agents chélateurs du corps. Le complexe hémoglobine-fer transporte l’oxygène dans le sang après chélation, et de même, le complexe chlorophylle-magnésium est un composant essentiel de la photosynthèse chez les plantes. Si les agents chélateurs n’étaient pas à l’œuvre, ces processus seraient plus lents et pourraient même ne pas se produire du tout.
Utilisation dans l’industrie
Les agents sont couramment utilisés dans la fabrication industrielle en tant qu’additifs détergents, agents stabilisants, conservateurs et conservateurs de saveur et de couleur. L’acide éthylènediaminetétraacétique (EDTA) est l’un des plus populaires. C’est ce que l’on appelle un agent « quadridentate » ou « hexadentate » capable de former quatre ou six liaisons avec des ions métalliques. L’EDTA est largement utilisé pour améliorer le pouvoir nettoyant des détergents et des savons en formant des chélates avec les métaux de magnésium et de calcium dans l’eau dure. Ces agents sont également utilisés comme conservateurs de couleur pour les teintures textiles.
L’EDTA est également utilisé dans de nombreux endroits comme additif alimentaire. La détérioration des aliments est généralement catalysée par des enzymes qui nécessitent certains métaux de transition pour fonctionner, mais l’EDTA désactive les enzymes de détérioration qui feraient autrement rancir les aliments. Il désactive également les enzymes qui font perdre la couleur ou la saveur des aliments.
Importance pour la médecine
Ces agents sont essentiels à de nombreux traitements et tests médicaux. Ils peuvent être utilisés pour isoler et éliminer les ions calcium du sang, ce qui aide à préserver le sang lors d’interventions chirurgicales ou d’opérations, par exemple, et ils constituent également une partie importante de nombreux traitements contre le saturnisme et autres empoisonnements aux métaux. Lorsque les agents pénètrent dans la circulation sanguine, ils peuvent cibler les ions métalliques libres et les chélater, puis les éliminer de la circulation sanguine, souvent en les éliminant dans l’urine. Le dimercaprol est l’un des exemples les plus courants. Il élimine les poisons de métaux lourds, tels que l’antimoine, le mercure et l’arsenic, en formant des liaisons soufre avec les ions métalliques.