Helātus veidojošie aģenti ir ķīmiskas vielas vai ķīmiski savienojumi, kas reaģē ar smagajiem metāliem, pārkārtojot to ķīmisko sastāvu un uzlabojot to vispārējo stabilitāti un saistīšanās iespējamību ar citiem metāliem, barības vielām vai vielām. Ja tas notiek, metālu, kas paliek pāri, sauc par “helātu”, vārdu, kas cēlies no grieķu valodas chela, kas nozīmē spīle. Šāda veida aģenti pastāv dabā un ir svarīga daudzu bioloģisko procesu sastāvdaļa. Tie palīdz, piemēram, transportēt barības vielas augos un palīdz cilvēkiem un daudziem dzīvniekiem gremošanu. Daudzās vietās tie ir arī radīti sintētiski, un tiem ir vairāki svarīgi pielietojumi gan rūpniecībā, gan medicīnā. Šāda veida līdzekļi var būt ļoti noderīgi jebkurā laikā, kad smago metālu joni ir jāsadala, jāizolē vai jāpārvieto.
Kā tie darbojas
Šo aģentu darbības ķīmija mēdz būt nedaudz sarežģīta, bet, vienkārši sakot, tie saistās ar metālu joniem tādā veidā, lai pārkārtotu to pamatstruktūru un ķīmisko sastāvu. Lielākajai daļai metālu ir ķīmiskās struktūras, kas visvairāk atgādina ķēdes, bet helātus veidojošie aģenti savieno galus, lai izveidotu gredzenu, kas pazīstams kā ligands. Šī gredzena struktūra padara jonus stabilākus un palīdz tiem vieglāk pārvietoties dažādās vidēs.
Etilēndiamīns ir viens no visizplatītākajiem helātus veidojošajiem līdzekļiem, un tas ir labs piemērs tam, kā šīs vielas darbojas. Tam ir C2H8N2 ķīmiskā struktūra. Ķīmiski tas ir pazīstams kā daudzzobu līdzeklis vai, konkrētāk, divzobu ligands, kas nozīmē, ka var veidot divas saites – katrs slāpekļa atoms var saistīties ar vienu un to pašu metāla jonu. Atkarībā no tā, cik daudz saišu metāla jons var pieņemt, jons var veidot helātu ar vienu, divām vai trim etilēndiamīna molekulām. Jo vairāk saišu ir, jo stiprāks un stabilāks ir helāts.
Loma dabā
Dabiski sastopami helāti ir nepieciešami daudziem dzīvību uzturošiem procesiem, un tos nevar izveidot bez aģentiem, kas var palīdzēt to pārveidei. Viens piemērs ir B12 vitamīna-kobalta komplekss. Tā ir uztura prasība cilvēkiem un lielākajai daļai dzīvnieku, taču vairumā gadījumu to nevar pareizi sagremot vai absorbēt, kamēr tas nav izveidojis ligandu ar kādu no daudzajiem helātus veidojošajiem aģentiem organismā. Hemoglobīna-dzelzs komplekss transportē skābekli caur asinīm pēc helātu veidošanās, un līdzīgi hlorofila-magnija komplekss ir būtiska augu fotosintēzes sastāvdaļa. Ja helātus veidojošie aģenti nedarbotos, šie procesi būtu lēnāki un, iespējams, pat nenotiktu.
Izmantošana rūpniecībā
Aģentus parasti izmanto rūpnieciskajā ražošanā kā mazgāšanas līdzekļu piedevas, stabilizējošus līdzekļus, konservantus, kā arī garšas un krāsas noturētājus. Etilēndiamīntetraetiķskābe (EDTA) ir viena no populārākajām. Tas ir tas, kas pazīstams kā “kvadridentāts” vai “heksadentāts”, kas spēj veidot četras vai sešas saites ar metāla joniem. EDTA tiek plaši izmantots, lai uzlabotu mazgāšanas līdzekļu un ziepju tīrīšanas jaudu, veidojot helātus ar magnija un kalcija metāliem cietā ūdenī. Šos līdzekļus izmanto arī kā tekstila krāsvielu krāsas noturētājus.
EDTA daudzviet tiek izmantots arī kā pārtikas piedeva. Pārtikas bojāšanos parasti katalizē fermenti, kuru darbībai nepieciešami noteikti pārejas metāli, bet EDTA deaktivizē bojāšanās enzīmus, kas citādi izraisītu pārtikas sasmakšanu. Tas arī deaktivizē fermentus, kas liek pārtikai zaudēt krāsu vai garšu.
Nozīme medicīnā
Šie līdzekļi ir būtiski daudzām medicīniskām procedūrām un pārbaudēm. Tos var izmantot, lai izolētu un izvadītu kalcija jonus no asinīm, kas palīdz saglabāt asinis, piemēram, operāciju vai operāciju laikā, un tie ir arī svarīga daļa no daudzām saindēšanās ar svinu un citām metālu saindēšanās metodēm. Kad aģenti nonāk asinsritē, tie var mērķēt uz brīvajiem metāla joniem un veidot helātus un pēc tam izņemt tos no asinsrites, bieži izskalojot tos ar urīnu. Dimerkaprols ir viens no visizplatītākajiem piemēriem. Tas noņem smago metālu indes, piemēram, antimonu, dzīvsudrabu un arsēnu, veidojot sēra saites ar metāla joniem.