AGENTES QUELANTES QUEL ANTES Los agentes quelantes (secuestrantes) son compuestos químicos que tienen la propiedad de poder asociarse a los iones de los metales formando complejos estables. Algunas fuentes citan que el nombre viene del término griego chele o khele que significa garra o pinza.
La quelación sucede cuando el agente secuestrante se une al metal formando un compuesto coordinado o quelato. Un quelato es un compuesto químico en el que una molécula orgánica rodea y se enlaza por varios puntos a un ion metálico, de manera que lo protege de cualquier acción desde el exterior evitando su hidrólisis y precipitación. El quelante impide que el metal siga sus reacciones químicas normales. Los ácidos orgánicos en la industria de alimentos cumplen diversas funciones, una de ellas es el comportamiento como agente quelante de iones metálicos. Estos iones son catalizadores de reacciones indeseables en alimentos como decoloración, rancidez, perdida de nutrientes, etc. Por ejemplo, mezclas de ácido cítrico con antioxidantes son agregadas aceites y carnes secas para prevenir rancidez. La selección de un ácido en una aplicación particular depende en gran medida de su solubilidad en agua. El ácido cítrico es, por excelencia, el de mayor uso en alimentos. Muchos de los agentes orgánicos complejométricos más utilizados para extracciones se muestran en la normalmente, algunos de estos agentes forman especies solubles con iones metálicos en disolución acuosa. Sin embargo, en las aplicaciones de extracción, la solubilidad del quelato metálico en la fase orgánica evita que el complejo precipite en la fase acuosa
Ejemplos:
1) Ácido cítrico: Es un ácido orgánico tricarboxílico, presente en la mayoría de frutas, sobre todo en los cítricos como el limón y la naranja. Su fórmula molecular es:
Los citratos son sales del ácido cítrico, la estructura del anión citrato es la siguiente:
El citrato de calcio: Es utilizado para la preservación y condimentación de alimentos. En medicina se usa como complemento nutricional unido a la lisina. Citrato de aluminio: disuelto reacciona con algunos metales como el plomo, formando capas de aluminio metálico cargado eléctricamente. Es uno de los pocos métodos químicos en el cual se forma aluminio casi puro sin electrolisis. La siguiente reacción del citrato de aluminio disuelto de H2O (o ácido cítrico) con plomo puro, muestra cómo puede formarse un galvanizado. 2AlC5H5O7 + 2Pb
PbC5H5O7
+ AlC5H5O7 + PbAl
Citrato de potasio: Se emplea en la industria alimentaria como regulador de la acidez (efecto buffer). Se emplea como medicamento contra el tratamiento de cálculos renales, siendo una substancia quelante del calcio. Los cambios inducidos por la presencia de calcio en la orina disminuyen la cristalización de piedras que forman las sales renales (el oxalato de calcio, fosfato de calcio y el ácido úrico).
Citratos de Sodio: Se utiliza básicamente como aditivo alimentario (E331) para añadir sabor al agua carbonatada o como preservantes. El citrato de sodio se usa también como un anticoagulante en los tubos usados para tomar sangre en ciertos exámenes de laboratorio que miden el tiempo de coagulación sanguínea.
. . 2) 8-hidroxiquinoleína: Precipita a la mayoría de cationes; se consiguen separaciones mediante el control del pH, complejación con tartrato, etc. Los precipitados se pesan como tales o se calcinan como óxidos. Especialmente indicado para la precipitación de Al +3 (pH 4 – 10) Y Mg+2 (pH 8- 13) y para la separación del Al +3 del PO+34
La 8-hidroxiquinoleína es un agente quelante monoprótico bidentado.
La reacción de 8-hidroxiquinolina con aluminio (III) produce un componente común de los diodos orgánicos emisores de luz (OLED). Las variaciones en los sustituyentes en los anillos de quinolina afectan sus propiedades de luminiscencia.
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3) Difeniltiocarbazona: La ditizona (difeniltiocarbazona) es un reactivo orgánico cuya fórmula molecular es C6H5(NH)2CS(N)2C6H5; generalmente se le abrevia como H 2Dz. Tiene una masa molecular de 256,33 (g/mol) y tiene la apariencia de cristales color púrpura oscuro.
Se representa como un ácido débil, que pierde un protón cuando se une a un ion metálico a través del azufre y el nitrógeno, tal como se aprecia en figura 2. El equilibrio de la ditizona es:
La ditizona es un reactivo utilizado en la determinación de metales debido a que forma complejos coloreados con muchos de ellos. En la figura 2 se muestra la estructura del ditizonato de plomo; se ha demostrado por estudios de rayos X, que la molécula está conformada por dos ligandos bidentados de ditizona coordinados tetraédricamente al ion metálico, tal como se ap recia en la figura 2.
4) Acetilacetona La acetilacetona es un compuesto orgánico que existe en dos formas tautomericas que rápidamente se interconverten. Es un líquido incoloro precursor del quelato acetilacetonato (acac), un ligando bidentado común. También se usa para la síntesis de compuestos heterocíclicos.
El anión acetilacetonato, acac−, forma complejos con muchos iones de metales de transición. Un método general de síntesis consiste en reaccionar el ion del metal con acetilacetona en presencia de una base (B): MBz + z (acacH)
M(acac)z +z
BH
la cual asiste la extracción de un protón de la acetilacetona y cambia el equilibrio a favor del complejo. Ambos átomos de oxígeno se unen al metal para formar un anillo quelato de 6 eslabones. En algunos casos el efecto de quelato es tan fuerte que ninguna base añadida es necesaria para formar el complejo. Como el complejo del metal que se forma no posee carga neta, es soluble en disolventes orgánicos no polares.
Acetilacetonato de hierro
5) Benzoiltioureas Por una parte, los ligandos de benzoiltioureas poseen átomos donantes que les permiten coordinarse en la forma multidentada, pudiendo estabilizar adecuadamente los complejos metálicos en los que participa. El grado de estabilidad depende de muchos factores, como la geometría de los orbitales; por lo tanto, no todos los metales se coordinarán e la misma forma y con el mismo grado de intensidad a un ligando multidentado o quelante. Esto hecho tiene como consecuencia que, si el ligando esta adecuadamente diseñado puede formar complejos estables no solo con un metal con preferencia respecto a otros, sino con solo uno de los posibles estados de oxidación. Esta propiedad hace que los quelantes se hayan aplicado con profusión en la extracción selectiva de metales (oro frente a plata, por ejemplo) habiendo demostrado los derivados de benzoiltioureas excelentes propiedades en este campo. Los derivados de benzoiltioureas conjugan unas excelentes características quelantes selectivas, no tóxicas, a un pecio muy bajo.
Algunos ligandos de la familia de las benzoiltioureas se muestran a continuación:
Apli caciones: -Tratamiento de aguas: Como ablandador, eliminación de iones de calcio. -Fabricación de cosméticos: Los secuestrante s previenen la rancidez, conservan los componentes y ayudan a estabilizar el color.
-Medicina: En casos de talasemia, es decir, acumulación de hierro en la sangre o de intoxicación por la sobrexposición a metales pesados que el cuerpo humano no puede eliminar, se aplica un tratamiento de quelación; de esta forma los metales forman complejos que se pueden eliminar por el sistema urinario .
-Fertilizantes: Los agentes quelantes se usan para solubilizar los minerales y así poder nutrir a las plantas.
-Fabricación de cerveza: Se aplican secuestrantes para el Hierro (Fe), que puede afectar el proceso de fermentación.
-Extracción con fluidos supercríticos: aplican Algunos agentes quelantes pueden extraer iones metálicos en CO2 supercrítico (en presencia de pequeñas cantidades de metanol o agua). El siguiente ligando disuelve lantánidos y actínidos.
-Remediación de suelos: En la contaminación del suelo por plomo se aplica EDTA. Esto ayuda a solubilizar el metal y se pueda absorber por las raíces de plantas de ciertas especies que se siembran para limpieza de suelos.
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