Les formes quelates de minerals inorgànics són molt semblants a les substàncies biològicament actives. Aquesta propietat s'utilitza en l'agricultura per a la producció d'adobs i complements alimentaris valuosos per a mascotes. En medicina, aquests compostos s'utilitzen com a antídots i suplements dietètics.
Què vol dir "forma quelada"?
Els quelats són un complex que apareix com a resultat de la interacció d'ions metàl·lics carregats positivament (l'àtom central de l'agent complexant) amb lligands que formen compostos químics amb diversos tipus de biomolècules. En poques paraules, els quelats són una combinació d'un mineral i un compost orgànic complex. Els lligands inclouen aminoàcids, pèptids, proteïnes, purines, porfirines, macròlids, així com els seus anàlegs sintètics (èters corona, criptands).
Els lligands quelants han de tenir més de 2 grups funcionals capaços de crear enllaços covalents i una estructura d'anell amb el metall. La paraula "quelat" prové del llatí chela ("arpa"). Exteriorment, la forma d'aquests compostos químics és semblant a les urpes d'un cranc que sosté un mineral.
A la natura, el més brillantels representants d'aquest tipus de compostos basats en porfirina són l'hemoglobina humana, on Fe (quelat de ferro) i la clorofil·la (quelat de magnesi) actuen com a centre de l'agent complexant. Les tecnologies bioquímiques modernes permeten obtenir diverses formes d'aquestes substàncies.
Exemples
Hi ha 3 grups de formes quelates (depenent de la relació entre la càrrega del lligand i l'ió metàl·lic).
- Catiònic. Els representants més comuns són compostos de poliamines amb ions metàl·lics. L'agent lligant en aquest cas és neutre, de manera que la càrrega total del compost ve determinada per l'ió central.
- Aniònic. Els quelats aniònics típics són complexos basats en àcid etilendiaminotetraacètic (EDTA).
- Neutre (compostos intracomplexos). La càrrega positiva central es neutralitza afegint un nombre igual de lligands carregats negativament, formant així una "sal interior".
Molts metalls formen quelats estables que són capaços de combinar-se en substàncies macromoleculars. Aquest efecte s'aplica a la síntesi de materials d'òxid molt dispersos multicomponent utilitzats per a la producció de dielèctrics, superconductors d' alta temperatura i recobriments.
Propietats biològiques
Els minerals quelats són substàncies que tenen una sèrie de característiques valuoses, com ara:
- Alta resistència a diverses acideses del medi i sota la influència de microorganismes.
- Bona adsorció i solubilitat en aigua.
- Activitat biològica dels metalls, inusual per a ells en estat lliure.
- Menys toxicitat en comparació amb altres formes de compostos.
- Alta biodisponibilitat, és a dir, bona digestibilitat tant per a plantes com per a animals.
- Sense sediments insolubles.
Els minerals s'absorbeixen majoritàriament a l'intestí prim, i la forma de quelat més estable els protegeix de ser destruïts per l'àcid clorhídric a l'estómac. Aquesta propietat s'utilitza en medicina i ramaderia per compensar les deficiències de micronutrients.
Producció
Les formes quelates de compostos s'obtenen per quelació (o quelació). Aquest terme no és generalment reconegut a la ciència química. El mètode més senzill és barrejar solucions de sals metàl·liques amb agents quelants. Com aquest últim, substàncies orgàniques com ara:
- àcid nitrilotriacètic, etilendiaminotetraacètic i etilenglicoltetraacètic;
- tris (carboximetil) etilendiamina;
- àcid hidroxietiliden difosfònic;
- lisina;
- metionina i altres.
Els aminoàcids i els petits pèptids es preparen sota la influència dels enzims al laboratori. En implementar el procés de quelació, es tenen en compte els paràmetres següents:
- acidesa del medi (si cal, afegiu àlcali);
- temperatura;
- proporció de substància;
- solubilitat dels aminoàcids.
El complex de quelat precipitat es renta amb aigua destil·lada i després s'asseca.
Aplicacions agronòmiques
Els fertilitzants quelats tenen els avantatges següents:
- Afinitat estreta amb les estructures biològiques, per la qual cosa les substàncies penetren fàcilment a les membranes de les cèl·lules vegetals.
- Solubilitat millorada.
- Menys consum de fertilitzants quelats en comparació amb les sals convencionals.
- Possibilitat tant d'alimentació arrel com foliar.
- Augmenta la germinació de llavors.
- Baixa fitotoxicitat.
- Estabilitat a diversos nivells d'acidesa del sòl.
- Bona compatibilitat amb altres productes químics i pesticides.
El ferro quelat és de la màxima importància, ja que aquest element es troba en els teixits vegetals en quantitats més grans que altres metalls. La seva deficiència condueix al desenvolupament de moltes mal alties, inclosa la clorosi. També s'utilitzen altres quelats: coure, zinc, bor, que estimulen el creixement de les plantes i la formació d'ovaris. En les primeres etapes de la temporada de creixement, s'aconsella alimentar-se amb calci quelat, que afavoreix el desenvolupament del sistema radicular.
Ús d'animals
Les formes quelats de microelements s'utilitzen per enfortir la nutrició de tot tipus d'animals de granja i aus. Aquestes substàncies en petites concentracions poden substituir fins a un 40% dels minerals inorgànics i tenen el següent efecte:
- reforça el sistema immunitariforça durant la mal altia, l'embaràs de les dones o en condicions adverses;
- millora de la funció reproductiva;
- disminució del nombre de cèl·lules somàtiques a la llet, que millora la seva qualitat (estabilitat tèrmica i altres propietats tecnològiques);
- acceleració del creixement dels animals joves.
El ferro quelat, a diferència del seu sulfat, pot travessar fàcilment la barrera placentària. Els estudis han demostrat que afegir aquesta vitamina a la dieta de les truges afavoreix el naixement posterior de garrins amb un gran pes i evita que desenvolupin una deficiència de ferro.
Com a conseqüència de l'ús de quelat de magnesi, es produeix una millora en la qualitat de les canals d'animals, una disminució del greix corporal. Els compostos de coure i manganès ajuden a prevenir la condromatosi òssia i les mal alties cardiovasculars a les aus de corral.
Drogues
En medicina, les formes quelates de compostos s'utilitzen amb els propòsits següents:
- Antídots per a la intoxicació aguda i crònica amb metalls pesants i altres verins ("Unithiol", "Tetacin-calcium"). Quan es prenen, les substàncies nocives s'uneixen en complexos de tipus quelat tancats.
- Fàrmacs antineoplàstics ("Cisplatina" i altres). Els fàrmacs penetren als nuclis de les cèl·lules afectades, formen una connexió estable amb l'ADN, la qual cosa impedeix que es reprodueixin.
- Preparacions de vitamines (sovint calci i ferro quelats).
A diferència dels ions metàl·lics lliures, aquestes substàncies no es formencompostos amb altres elements químics a l'estómac i els intestins, de manera que s'absorbeixen millor pel cos humà. En aquest sentit, a partir de quelats, és possible crear medicaments i suplements dietètics de nova generació.
