金屬螯合劑釋義

由一個(gè)簡(jiǎn)單正離子(稱(chēng)為中心離子)和幾個(gè)中性分子或離子(稱(chēng)為配位體)結(jié)合而成的復(fù)雜離子叫配離子(又稱(chēng)絡(luò)離子)，含有配離子的化合物叫配位化合物。配合物中心離子與配位體通過(guò)配位鍵結(jié)合。配位鍵是一種特殊的共價(jià)鍵，通常的共價(jià)鍵是由兩個(gè)成鍵·原子分別貢獻(xiàn)出一個(gè)電子形成共同電子對(duì)的，而在配位鍵中是只由一個(gè)原子提供電子對(duì)，另一原手提供空軌道形成的。為了區(qū)別把共價(jià)鍵用"-"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(gè)配位原子，則中心離子與配位體之間只能形成一個(gè)配位鍵。而有些配位體分子中含有兩個(gè)以上的配位原子，當(dāng)兩個(gè)原子間相隔著兩至三個(gè)其他非配位原子時(shí)，:這個(gè)配體就可以與中心離子(或原子)同時(shí)形成兩個(gè)以上的配位鍵，并形成一個(gè)包括兩個(gè)配位五元或六元環(huán)的特殊結(jié)構(gòu)，把這種配合物稱(chēng)為螯合物。螯合物比一般配合物更穩(wěn)定。

某些染料(如C. I. 分散紅60，C. I. 分散藍(lán)79等)在化學(xué)合成過(guò)程中帶入鐵、銅、鎂、鈣等離子，造成染料著色時(shí)色光發(fā)暗等不良影響，除在原染料中設(shè)法減少或避免這些離子侵入外，常采用金屬螯合劑將這些離子螯合，使之不影響染料的印染效果。所用的金屬螯合劑有檸檬酸、乙二胺四乙酸(依地酸)等，用量通常為染料量的千分之幾(如金屬含量過(guò)高可適當(dāng)多一些)。除適用于上述幾種分散染料品種外，也可用于對(duì)這些金屬離子敏感的其他染料品種。

聚磷酸鹽螯合劑的缺點(diǎn)是它們?cè)诟邷叵聲?huì)發(fā)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，一般只適合在堿性條件下作螯合劑。一般說(shuō)來(lái)這些無(wú)機(jī)螯合劑對(duì)重金屬離子特別是鐵離子的螯合能力較差。由于以上缺點(diǎn)，使無(wú)機(jī)螯合劑的用途受到限制，通常只用于對(duì)鈣、鎂離子螯合，所以常作為硬水軟化劑。

能與重金屬離子起螯合作用的有機(jī)化合物很多，如羧酸型、有機(jī)多元膦酸等。

在清洗劑中使用的羧酸型螯合劑主要有氨基羧酸類(lèi)和羥基羧酸類(lèi)等。

(1)氨基羧酸類(lèi) 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(chēng)次氮基三乙酸NTA)，二亞乙基三胺五乙酸及其鹽等。它們對(duì)鈣、鎂離子均有較強(qiáng)的螯合作用。從單位質(zhì)量的三種酸螯合鈣離子的數(shù)量看，以NTA螯合最多，EDTA其次，DTPA再次。從實(shí)用方面來(lái)看NTA與鈣離子形成的螯合物相當(dāng)穩(wěn)定且價(jià)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(gè)氮原子和四個(gè)氧原子可提供形成配位鍵的電子對(duì)可與鈣離子形成六個(gè)配位鍵組成的K元環(huán)如下: 在水中很穩(wěn)定不易解離。但由于乙二胺四乙酸價(jià)格昂貴， 目前只用在不停車(chē)清洗等特殊圬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(yīng)當(dāng)注意在堿性條件下有些金屬離子會(huì)形成氫氧化物沉淀析出而不被螯合，例如Fe3+在pH>8的水溶液中會(huì)形成Fe(OH)3沉淀而不能用EDTA去螯合Fe3+。所以如果金屬離子在pH值較高條件下生成氫氧化物，則不能被螯合，在實(shí)用中要注意。

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

檸檬酸及其鹽在酸性范圍內(nèi)就有較強(qiáng)的螯合能力，合適的使用范圍是pH=4~8。檸檬酸與鐵離子形成的螯合物溶解度低，在水中會(huì)形成沉淀，為了增加其溶解度，加入適量銨鹽生成檸檬酸單銨與Fe3+、Fe2+離子螯合分別形成溶解度較大的檸檬酸亞鐵銨和檸檬酸鐵銨，這樣就不會(huì)在清除鐵銹時(shí)出現(xiàn)沉淀。

當(dāng)檸檬酸銨與羥基乙酸并用時(shí)，它的螯合能力增加。幾種羧酸對(duì)鐵銹的溶解能力順序?yàn)?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(yè)生產(chǎn)中使用最多的羥基羧酸螯合劑。

(3)羥氨基羧酸類(lèi) 這類(lèi)酸用作螯合劑的典型代表是羥乙基乙二胺三乙酸(HEDTA)和二羥乙基甘氨酸(DEG)。

它們?cè)趐H=9的弱堿性條件下可螯合鐵離子，但對(duì)其他離子螯合能力較差，如二羥乙基甘氨酸不能用螯合鈣、鎂離子，所以一般可用它們?nèi)コF銹垢而不用它們?nèi)コ妓徕}等水垢。羧酸類(lèi)螯合劑大多有易于生物降解不污染環(huán)境，無(wú)毒害的優(yōu)點(diǎn)。 其他羧酸類(lèi)螯合劑還有1，2，3，令四羧基環(huán)戊烷，2-氧乙酸基丙二酸及2-氧乙酸基丁導(dǎo)酸等。

有機(jī)多元膦酸與無(wú)機(jī)聚磷酸鹽相比有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，不易水解，能耐較高溫度。對(duì)許多金屬離子如鈣、鎂、銅、鋅都有優(yōu)異的螯合能力。在工業(yè)清洗中常用作阻垢劑，防止水垢的生成。目前已被大量應(yīng)用。

有聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、水解聚馬來(lái)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(yōu)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(yīng)用得最廣泛的聚羧酸型阻垢劑。