
【化】 chelant; chelating agent; sequester; sequestering agent; sequestrant
螯合剂(Chelating Agent)是一种能与金属离子通过多个配位键结合,形成稳定环状结构(螯合物)的化学物质。其英文术语“Chelating Agent”源自希腊语“chele”(意为“螯”),形象描述了该类物质像蟹钳一样钳住金属离子的特性。
化学本质
螯合剂属于配位化合物范畴,通常是含有O、N、S等给电子原子的多齿配体(如EDTA含6个配位原子)。其通过两个或以上配位点与金属离子(如Ca²⁺、Fe³⁺)结合,形成热力学稳定的五元或六元环结构。
稳定性原理
螯合物的稳定性远高于单齿配体络合物,遵循螯合效应(Chelate Effect)。例如EDTA与钙离子形成的螯合物稳定常数高达10¹⁰.⁶,这种高稳定性源于熵增驱动和环状结构的键角张力最小化。
金属离子控制
特殊材料制备
在电镀工艺中,氰化钠被环保型螯合剂(如柠檬酸络合剂)替代,通过控制Cu²⁺/Zn²⁺释放速率实现均匀镀层。
类型 | 代表化合物 | 特性 |
---|---|---|
氨基羧酸类 | EDTA, DTPA | 广谱螯合能力,适用pH范围宽 |
有机膦酸类 | HEDP, ATMP | 耐高温,工业循环水处理常用 |
天然螯合剂 | 柠檬酸, 谷胱甘肽 | 生物相容性高,用于食品/医药 |
权威文献参考:
- IUPAC化学术语纲要 对螯合作用的定义 Gold Book: Chelation
- Journal of Coordination Chemistry 关于螯合稳定性的热力学分析 [DOI:10.1080/00958972.2018.1503741]
螯合剂(Chelating agent)是一类能与金属离子通过多个配位原子形成稳定环状结构配合物(螯合物)的化学物质。其名称源自希腊语“chelate”(螃蟹的钳子),形象描述其通过多个结合位点“钳住”金属离子的特性。
结构特征
螯合剂分子中含有两个或以上配位原子(如氨基、羧基等),能与同一金属离子形成五元或六元环状结构。这种螯合环显著提升了配合物的稳定性,例如EDTA与钙离子形成的螯合物比普通配位化合物稳定10倍。
作用机制
通过重构金属离子的化学状态,实现以下功能:
类别 | 代表物质 | 特性与应用场景 |
---|---|---|
合成法螯合剂 | EDTA、DTPA | 螯合强度高,但环境残留风险大(用于工业清洗、医疗解毒) |
天然法螯合剂 | 腐植酸、柠檬酸、氨基酸(甘氨酸等) | 可被生物直接吸收,环境友好(肥料添加剂) |
生物化学螯合剂 | 聚天冬氨酸、酶解多肽 | 需降解后发挥作用(缓释肥料、药物载体) |
农业
作为肥料添加剂,促进作物对铁、锌等微量元素的吸收。例如腐植酸螯合铁肥可提升吸收率30%以上。
工业
用于水处理(软化水质)、电镀(稳定金属离子)、纺织印染(防止染料沉淀)。
医疗
治疗重金属中毒(如乙二胺四乙酸二钠结合铅离子)。
环保
处理含重金属废水,通过螯合固化技术降低污染风险。
第一代合成螯合剂(如EDTA)易在土壤中残留,可能造成二次污染;而天然螯合剂(氨基酸类、糖醇类)可生物降解,成为绿色替代品。
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