Chelaatvormers

Wat zijn chelaatvormende middelen?

Chelaatvormers zijn stoffen die covalente coördinatieverbindingen vormen met metaalionen of metaalatomen. Hun moleculen of groepen atomen omringen een metaalachtig centraal ion of atoom en geven, als zogenaamde Lewis-zuren, hele paren van elektronen voor binding. Het centrale deeltje draagt ​​echter geen elektronen bij aan deze binding. De complexvormende middelen worden ook liganden genoemd en de complexen worden gevormd als chelaten.

In de late negentiende eeuw begon de systematische verkenning van complexe verbindingen door de chemici Alfred Werner (Zwitserland) en Sophus Mads Jørgensen (Denemarken). De uitspraken die Alfred Werner in 1892 over de structuur van complexen deed, konden in de daaropvolgende periode experimenteel worden bevestigd. De coördinatiechemie heeft grote vooruitgang geboekt met de introductie van nieuwe analytische technieken zoals röntgendiffractie.

Complexerende middelen vinden een brede toepassing op veel gebieden. Ze worden bijvoorbeeld toegevoegd als voedseladditieven in de voedselverwerking. De binding van de metaalatomen (maskeren) stabiliseert het aroma, de structuur en de kleur van het voedsel. Ze hebben ook een antioxidant en conserverend effect.

Een groot gebied van toepassing van complexerende middelen is ook de analytische chemie.

In de geneeskunde wordt op zijn beurt het anticoagulerende effect van complexvormers geschat, waarbij ze onder andere anticoagulantia in het bloed leveren voor de stabilisatie van het bloed. Vanwege hun vermogen om zware metalen te binden, worden ze ook gebruikt voor ontgifting bij vergiftigingen met zware metalen.

Sinds het midden van de twintigste eeuw zijn fosfaten gebruikt in was- en reinigingsmiddelen als complexvormers voor calciumionen om het water te verzachten. Dit verhoogde de was- en reinigingskracht van de gebruikte oppervlakteactieve stoffen aanzienlijk. De belangrijkste complexvormer tussen 1950 en 1970 was pentanatriumtrifosfaat. Ondanks het uitstekende secundaire wasvermogen was er echter behoefte aan betere alternatieven vanwege de belangrijke bijdrage aan de eutrofiëring van wateren.

Daarom werd pentanatriumtrifosfaat vaak vervangen door EDTA (ethyleendiaminetetraazijnzuur) en NTA (nitrilotriazijnzuur) voor het ontharden van water in was- en reinigingsmiddelen als eerste. Beide stoffen vormen ook complexen met de kationen van calcium en magnesium, die verantwoordelijk zijn voor de waterhardheid. Niettemin hebben deze complexvormende middelen nadelen, zodat meer ecologische oplossingen werden gezocht. Ecologische detergentia bevatten als vervangers voor de conventionele complexvormers die uit hernieuwbare grondstoffen, die ook gemakkelijk biologisch afbreekbaar zijn.

Aldus is ethyleendiaminetetra-azijnzuur zeer slecht biologisch afbreekbaar onder normale omstandigheden. Hun afbreekbaarheid werkt alleen goed bij lage pH-waarden. Bovendien wordt ethyleendiaminetetra-azijnzuur ook als gevaarlijk voor het milieu beschouwd vanwege het vermogen om zware metalen uit de bodem te mobiliseren. Van nitrilotriazijnzuur wordt vermoed dat het kankerverwekkend is.

Tegenwoordig naast zeolieten, polycarboxylaten en fosfonaten ook bio-based complexeermiddelen zoals citroenzuur verhoogd reinigingsproducten en vervanging van GLDA nitrilotriazijnzuur en ethyleendiaminetetra worden gebruikt als GLDA-Na 4 in wasmiddelen. Organische reinigingsmiddelen bevatten vaak citroenzuur in de vorm van reinigingsmiddelen om de kalk op te lossen en tegelijkertijd het water te verzachten door complexeren. In detergentia vervangen in toenemende mate als een groen alternatief GLDA-Na4 onder andere bio-complexeermiddelen ligand ethyleendiaminetetraazijnzuur en nitrilotriazijnzuur. GLDA-Na4 met wetenschappelijke naam tetranatrium N, N-bis (carboxylatomethyl) -L-glutamaat is het natriumzout van L-glutaminezuur-N, N-diazijnzuur (GDLA-H4).

Het biobased complexeringsmiddel GLDA is significant milieuvriendelijker met vergelijkbare complexerende eigenschappen dan de petrochemisch gebaseerde liganden ethyleendiaminetetra-azijnzuur en nitrilotriazijnzuur. Het uitgangsmateriaal voor GLDA-Na4 is het aminozuur glutaminezuur, dat op zijn beurt wordt verkregen door fermentatie uit hernieuwbare grondstoffen met een hoog glutaminezuurgehalte. GLDA-Na4 wordt ook gekenmerkt door een zeer goede biologische afbreekbaarheid.