Quelação

Um equilíbrio constante, KK, está relacionado com a energia livre padrão Gibbs, ⁠$Não. \Delta G^{\ominus }}$⁠ por

$Não. \Delta G^{\ominus }=-RT\ln K=\Delta H^{\ominus }-T\Delta S^{\ominus }}$

Onde? R é o gás constante e T é a temperatura em kelvins. ⁠$Não. \Delta H^{\ominus }}$⁠ é a mudança de enthalpy padrão da reação e ⁠$Não. \Delta S^{\ominus }}$⁠ é a mudança de entropia padrão.

Como a entalpia deve ser aproximadamente a mesma para as duas reações, a diferença entre as duas constantes de estabilidade se deve aos efeitos da entropia. Na Equação ( 1 ), existem duas partículas à esquerda e uma à direita, enquanto na equação ( 2 ) existem três partículas à esquerda e uma à direita . Essa diferença significa que menos entropia do distúrbio é perdida quando o complexo de quelato é formado com ligante bidentado do que quando o complexo com ligantes monodentados é formado. Este é um dos fatores que contribuem para a diferença de entropia. Outros fatores incluem alterações de solvatação e formação de anel. Alguns dados experimentais para ilustrar o efeito são mostrados na tabela a seguir.

Equilibrio	log β	⁠$Não. \Delta G^{\ominus }}$⁠	$Não. \Delta H^{\ominus }\mathrm {/kJ\ mol^{-1}} }$	$Não. -T\Delta S^{\ominus }\mathrm {/kJ\ mol^{-1}} }$
Cu.2+ + 2 MeNH2 Gerenciamento de contas2)22+	6.55	-37.4	-57.3	199.
Cu.2+ + en Servidor(pt)2+	10.62	-60.67	-56.48	-4.19

Esses dados confirmam que as alterações de entalpia são aproximadamente iguais para as duas reações e que a principal razão para a maior estabilidade do complexo quelato é o termo de entropia, que é muito menos desfavorável. Em geral, é difícil explicar com precisão os valores termodinâmicos em termos de alterações na solução no nível molecular, mas é claro que o efeito quelato é predominantemente um efeito da entropia.

Outras explicações, incluindo as de Schwarzenbach, são discutidas em Greenwood e Earnshaw ( loc.cit ).

numerosos biomoléculas exibem a capacidade de dissolver certos cátions metálicos. Assim, proteínas, polissacarídeos e ácidos polinucleicos são excelentes ligantes de polidentato para muitos íons metálicos. Compostos orgânicos, como o ácido glutâmico e a histidina, os diácidos orgânicos, como malato e polipeptídeos, como a fitocelatina, também são queladores típicos. Além desses quedantes adventícios, várias biomoléculas são produzidas especificamente para se ligar a certos metais (consulte a próxima seção).

Praticamente todas as metaloenzimas apresentam metais quelados, geralmente com peptídeos ou cofatores e grupos protéticos. Tais agentes quelantes incluem os anéis de porfirina em hemoglobina e clorofila. Muitas espécies microbianas produzem pigmentos solúveis em água que servem como agentes quelantes, denominados sideróforos. Por exemplo, são conhecidas espécies de pseudomonas secretam a pioquelina e a pioverdina que se ligam ao ferro. Enterobactina, produzida por e. Coli , é o agente quelante mais forte conhecido. Os mexilhões marinhos usam quelação de metal esp. Fe 3+ quelação com os resíduos dopa na proteína-1 dos pés de mexilhão para melhorar a força dos fios que eles usam para se proteger às superfícies.

Na ciência da terra, o intemperismo químico é atribuído a agentes quelantes orgânicos (por exemplo, peptídeos e açúcares) que extraem íons metálicos de minerais e rochas. A maioria dos complexos metálicos no ambiente e na natureza está ligada em alguma forma de anel de quelato (por exemplo, com um ácido húmico ou uma proteína). Assim, os quelatos de metal são relevantes para a mobilização de metais no solo, a captação e o acúmulo de metais em plantas e microorganismos. A quelação seletiva de metais pesados é relevante para a biorremediação (por exemplo, remoção de 137 ° Cs de resíduos radioativos).

quelatos sintéticos como o ácido etilenodiaminetetraacético (EDTA) se mostraram muito estáveis e não nutricionalmente viáveis. Se o mineral fosse retirado do ligante EDTA, o ligante não poderia ser usado pelo corpo e seria expulso. Durante o processo de expulsão, o ligante EDTA quelou e retirou aleatoriamente outros minerais do corpo. De acordo com a Association of American Feed Control Officers (AAFCO), um quelato de metal -aminoácido é definido como o produto resultante da reação de íons metálicos de um sal de metal solúvel com aminoácidos, com uma proporção de mole na faixa de 1 - 3 (de preferência 2) moles de aminoácidos para uma toupeira de metal. O peso médio dos aminoácidos hidrolisados deve ser de aproximadamente 150 e o peso molecular resultante do quelato não deve exceder 800 Da. Desde o desenvolvimento inicial desses compostos, muito mais pesquisas foi conduzida e foi aplicada a produtos de nutrição humana de maneira semelhante aos experimentos de nutrição animal que foram pioneiros na tecnologia. O bis-glicinato ferroso é um exemplo de um desses compostos que foram desenvolvidos para a nutrição humana.

A terapia quelagem é um antídoto para envenenamento por mercúrio, arsênico e chumbo. Os agentes quelantes convertem esses íons metálicos em uma forma quimicamente e bioquimicamente inerte que pode ser excretada. A quelação usando o EDTA de cálcio Discover foi aprovada pela Food and Drug Administration dos EUA (FDA) para casos graves de envenenamento por chumbo. Não é aprovado para o tratamento de toxicidade de metais pesados " Embora benéfico nos casos de envenenamento grave de chumbo, o uso de EDTA de dissódio (edetato denódio) em vez de EDTA de cálcio dissódio resultou em mortes devido à hipocalcemia. O EDTA Discodium não é aprovado pelo FDA para qualquer uso, e todos os produtos de terapia quelagem aprovados pela FDA exigem receita médica.

gadolínio quelato são frequentemente usados como agentes de contraste nas varreduras de ressonância magnética, embora também tenham sido exploradas as partículas de ferro e os complexos de quelato de manganês. Os complexos bifuncionais de quelato de zircônio, gálio, fluorina, cobre, yttrium, bromo ou iodo são frequentemente usados para conjugação a anticorpos monoclonais para uso na imagem PET baseada em anticorpos. Esses complexos de quelato geralmente empregam o uso de ligantes hexadentados, como a desferrioxamina B (DFO), de acordo com Meijs et al. et al . A auranofina, um complexo quelato de ouro, é usada no tratamento da artrite reumatóide e penicilamina, que forma complexos de quelato de cobre, é usada no tratamento da doença e cistinúria de Wilson, além de artrite reumatóide refratária.

quelação no trato intestinal é uma causa de numerosas interações entre medicamentos e íons metálicos (também conhecidos como minerais "em nutrição). Como exemplos, os medicamentos antibióticos das famílias de tetraciclina e quinolona são quelantes de Fe 2+, ca 2+ e mg 2+.

EDTA, que se liga ao cálcio, é usado para aliviar a hipercalcemia que geralmente resulta da ceratopatia da banda. O cálcio pode então ser removido da córnea, permitindo algum aumento na clareza de visão para o paciente.

catalisadores homogêneos são frequentemente complexos quelatados. Um exemplo representativo é o uso de binap (uma fosfina bidentada) na hidrogenação assimétrica de Noyori e isomerização assimétrica. Este último tem o uso prático da fabricação de mentol sintético (-).

Um agente quelante é o principal componente de algumas formulações de remoção de ferrugem. O ácido cítrico é usado para suavizar a água em sabonetes e detergentes de lavanderia. Um quelante sintético comum é EDTA. Os fosfonatos também são agentes quelatórios bem conhecidos. Os quelantes são usados em programas de tratamento de água e especificamente em engenharia a vapor. Embora o tratamento seja frequentemente referido como "suavização"; A quelação tem pouco efeito no conteúdo mineral da água, além de torná -lo solúvel e diminuir o nível de pH da água.

compostos de quelato de metal são componentes comuns de fertilizantes para fornecer micronutrientes. Esses micronutrientes (manganês, ferro, zinco, cobre) são necessários para a saúde das plantas. A maioria dos fertilizantes contém sais de fosfato que, na ausência de agentes quelantes, normalmente convertem esses íons metálicos em sólidos insolúveis que não têm valor nutricional para as plantas. O EDTA é o agente quelante típico que mantém esses íons metálicos em uma forma solúvel.

Devido às suas amplas necessidades, o crescimento geral dos agentes quelantes foi de 4 % ao ano em 2009-2014 e a tendência provavelmente aumentará. Os quelantes de ácidos aminoolicarboxílicos são os agentes quelantes mais consumidos; No entanto, a porcentagem dos quelantes alternativos mais ecológicos nesta categoria continua a crescer. O consumo dos quelentes tradicionais de aminopolicarboxilatos, em particular o EDTA (ácido etilenodiaminetetraacético) e NTA (ácido nitrilotriacético), está diminuindo (–6% ao ano), devido às preocupações persistentes sobre sua toxicidade e impacto ambiental negativo. Em 2013, esses quentes alternativos mais verdes representavam aproximadamente 15% da demanda total da demanda de ácidos aminoolicarboxílicos. Espera -se que isso suba para cerca de 21% até 2018, substituindo e os ácidos aminofosfônicos usados em aplicações de limpeza. Exemplos de alguns agentes de quelantes alternativos mais verdes incluem ácido etilenodiamina disuccínica (EDDs), ácido poliassátrico (PASA), ácido metilglicinediacético (MGDA), ácido diacético glutâmico (L-GLDA), citrato, ácido glucônico, aminoácidos, extratos de plantas etc.

Desenação (ou desoclação) é um processo reverso da quelação na qual o agente quelante é recuperado pela solução acidificante com um ácido mineral para formar um precipitado.

• EDDS – composto químicoPáginas que exibem descrições de wikidata como uma desvantagem

Este artigo incorpora texto de Kaana Asemave disponível sob a licença CC BY 4.0.

• A definição de dicionário de quelato em Wiktionary