螯合劑知識

2024年2月5日發(作者：暑假安全教育)

螯合劑知識

一、螯合劑的概念

由一個簡單正離子(稱為中心離子)和幾個中性分子或離子(稱為配位體)結合而成的復雜離子叫配離子(又稱絡離子)，含有配離子的化合物叫配位化合物。在配合物中中心離子與配位體通過配位鍵結合。配位鍵是一種特殊的共價鍵，通常的共價鍵是由兩個成鍵·原子繃出一個電子形成共同電子對的，而在配位鍵中是由一個原子提供電子對，另一原手提供攀刪道形成的。為了區別把共價鍵用“一”表示，如H·+·H＝H：H(H—H)，配位鍵奶刪“←”表示，箭頭指向提供空軌道的原子，如Cu+NH3＝CuNH3(Cu←NH3)。如果配位體中只有一個配位原子，則中心離子與配位體之間只能形成一個配位鍵。而有些配位體分瑚中含有兩個以上的配位原子而且這兩個原子間相隔著兩至三個其他非配位原子時，：這個硼體就可以與中心離子(或原子)同時形成兩個以上的配位鍵，并形成一個包括兩個配位剿五元或六元環的特殊結構，把這種配合物稱為螯合物。螯合物比一般配合物更穩定。

把能形成螯合物的配位體叫整合劑。螯合劑包括無機和有機兩類。它們在清洗過程中蕉著重要用途。

二、無機金屬離子螯合劑

聚磷酸鹽螯合劑的缺點是它們在高溫下會發生水解而分解，使螯合能

力減弱或喪失。而且其螯合能力受pH值影響較大，蘭般只適合在堿性條件下作螯合劑。一般說來這些無機螯合劑對重金屬離子特別是鐵離子的螯合能力較差。由于以上缺點，使無機螯合劑的用途受到限制，通常只用于對鈣、鎂離子螯合，所以常作為硬水軟化劑。

三、有機金屬離子螯合劑

能與重金屬離子起螯合作用的有機化合物很多，如羧酸型、有機多元膦酸等。

1．羧酸型

在清洗劑中使用的羧酸型螯合劑主要有氨基羧酸類和羥基羧酸類等。

(1)氨基羧酸類 氨基羧酸用作螯合劑的有乙二胺四乙酸(EDTA)，氨基三乙酸(又稱次氮基三乙酸NTA)，二亞乙基三胺五乙酸及其鹽等。它們對鈣、鎂離子均有較強的螯合作用。從單位質量的三種酸螯合鈣離子的數量看，以NTA螯合最多，ZDTA其次，DTPA再次。從實用方面來看}NTA與鈣離子形成的螯合物相當穩定且價格又便宜，所以常在洗滌劑中做三聚磷酸鈉的代用品。

乙二胺四乙酸二鈉鹽分子中含有兩個氮原子和四個氧原子可提供形成配位鍵的電子對可與鈣離子形成六個配位鍵組成的K元環如下：

在水中很穩定不易解離。但由于乙二胺四乙酸價格昂貴， 目前只用在不停車清洗等特殊蝴垢清洗中而且常用在水中溶解度較其大的二鈉鹽或四鈉鹽。二鈉鹽水溶液的pH值為4.4，四鈉鹽水溶液pH值為10.8。應當注意在堿性條件下

有些金屬離子會形成氫氧化物沉淀從-豕期析出而不被螯合，例如Fe3+在pH>8的水溶液中會形成Fe(OH)3沉淀而不能用EDTA去贛合Fe3+。所以盡管氨基酸的螯合能力受pH值影響，在pH值較高的范圍內整合能力較蛾貓如果金屬離子在：pH值較高條件下生成氫氧化物則不能被螯合，在實用中要注意。

(2)羥基羧酸類 用作螯合劑的這類羧酸主要是檸檬酸(CA)、酒石酸(TA)和葡萄耀I酸(GA)。由于這些螯合劑在酸性條件下整合性能較弱，在洗滌劑配方中通常采用它們的瀾作助洗劑。其中葡萄糖酸鈉是一種良好的全能螯合劑，對多種金屬離子都有很好的螯合能捌而酒石酸鈉、檸檬酸鈉也能螯合大多數二價和三價金屬離子。

檸檬酸及其鹽在酸性范圍內就有較強的螯合能力，合適的使用范圍是pH＝4～8。檸檬醚與鐵離子形成的螯合物溶解度低，在水中會形成沉淀，為了增加其溶解度，加入適量氨嗍成檸檬酸單銨與Fe3+、Fe2+離子螯合分別形成溶解度較大的檸檬酸亞鐵鉸和檸檬酸鐵銨翻子，則不會在清除鐵銹時出現沉淀。

當檸檬酸銨與羥基乙酸并用時，它的螯合能力增加。幾種羧酸對鐵銹的溶解能力順棚檸檬酸銨—羥基乙酸>羥基乙酸>檸檬酸銨。

由于檸檬酸螯合劑適用pH值范圍比其他幾種羥基羧酸廣，使它成為工業生產中使用裁多的羥基羧酸整合劑。

(3)羥氨基羧酸類 這類酸用作螯合劑的典型代表是羥乙基乙二胺三

乙酸(HEDTA)秘二羥乙基甘氨酸(DEG)。

它們在pH＝9的弱堿性條件下可螯合鐵離子，但對其他離子螯合能力較差，如二羥乙攀甘氨酸不能用螯合鈣、鎂離子，所以一般可用它們去除鐵銹垢而不用它們去除碳酸鈣等水垢羧酸類螯合劑大多有易于生物降解不污染環境，無毒害作用的優點。

其他羧酸類整合劑還有1，2，3，令四羧基環戊烷，2—氧乙酸基丙二酸及2—氧乙酸基丁導酸等。

2．有機多元膦酸

有機多元膦酸與無機聚磷酸鹽相比有良好的化學穩定性，不易水解，能耐較高溫度。對許多金屬離子如鈣、鎂、銅、鋅都有優異的螯合能力。在工業清洗中常用作阻垢劑，防止水垢的生成。目前已被大量應用。

3．聚羧酸

有聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、水解聚馬來酸酐、富馬酸(反丁烯二酸)—丙烯磺酸共聚體。它們含有的聚合陰離子都是金屬離子的優良螯合劑，因此也被用作阻垢劑。

其中聚丙烯酸及其鈉鹽是目前應用得最廣泛的聚羧酸型阻垢劑。

1. 通過加入食物中餐服，NTA可誘導雌雄性小鼠和兔子的腎腺癌，

雄性兔子腎細胞腫瘤，雌性兔子尿道膀胱移行細胞癌和鱗狀細胞癌，肝細胞腺癌和腎上腺

嗜鉻細胞癌。

2. 通過加入食物中餐服，NTA三鈉單水合鹽可誘導雄性兔子造血腫瘤，雌性兔子泌尿系統良性和惡性腫瘤。當加入飲水中，可誘導雄性兔子腎腺癌。

3. 腹腔注射導致雌雄性小鼠和雄性兔子腎腺癌。

4. 通過口服，NTA三鈉鹽對亞硝胺誘導尿道腺癌有促進作用。

5. 氮基三乙酸（NTA）及其三鈉鹽只有在高劑量下才致畸，致誘變作用。

6. 沒有人體試驗的報告

結論是有充分證據證明次氮基三乙酸（NTA）及其三鈉鹽對實驗動物是一種致癌物。