Οι χηλικές μορφές ανόργανων ορυκτών είναι πολύ παρόμοιες με τις βιολογικά δραστικές ουσίες. Αυτή η ιδιοκτησία χρησιμοποιείται στη γεωργία για την παραγωγή λιπασμάτων και πολύτιμων συμπληρωμάτων διατροφής για κατοικίδια. Στην ιατρική, τέτοιες ενώσεις χρησιμοποιούνται ως αντίδοτα και συμπληρώματα διατροφής.
Τι σημαίνει "χηλική μορφή";
Οι χηλικές ενώσεις είναι ένα σύμπλοκο που εμφανίζεται ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης θετικά φορτισμένων ιόντων μετάλλων (το κεντρικό άτομο του παράγοντα συμπλοκοποίησης) με συνδέτες που σχηματίζουν χημικές ενώσεις με διάφορους τύπους βιομορίων. Με απλά λόγια, οι χηλικές ενώσεις είναι ένας συνδυασμός ενός ορυκτού και μιας σύνθετης οργανικής ένωσης. Οι συνδέτες περιλαμβάνουν αμινοξέα, πεπτίδια, πρωτεΐνες, πουρίνες, πορφυρίνες, μακρολίδες, καθώς και τα συνθετικά τους ανάλογα (αιθέρες κορώνας, κρυπτάδες).
Οι χηλικοί συνδέτες πρέπει να έχουν περισσότερες από 2 λειτουργικές ομάδες ικανές να δημιουργούν ομοιοπολικούς δεσμούς και μια δομή δακτυλίου με το μέταλλο. Η λέξη "χηλικό" προέρχεται από το λατινικό chela ("νύχι"). Εξωτερικά, το σχήμα αυτών των χημικών ενώσεων είναι παρόμοιο με τα νύχια ενός καβουριού που κρατά ένα ορυκτό.
Στη φύση, το πιο φωτεινόεκπρόσωποι αυτού του τύπου ενώσεων με βάση την πορφυρίνη είναι η ανθρώπινη αιμοσφαιρίνη, όπου ο Fe (χηλικός σίδηρος) και η χλωροφύλλη (χηλικό μαγνήσιο) δρουν ως το κέντρο του συμπλοκοποιητικού παράγοντα. Οι σύγχρονες βιοχημικές τεχνολογίες καθιστούν δυνατή τη λήψη διαφόρων μορφών τέτοιων ουσιών.
Παραδείγματα
Υπάρχουν 3 ομάδες χηλικών μορφών (ανάλογα με την αναλογία του φορτίου του συνδέτη και του μεταλλικού ιόντος).
- Κατιονικό. Οι πιο συνηθισμένοι εκπρόσωποι είναι ενώσεις πολυαμινών με μεταλλικά ιόντα. Ο συνδετικός παράγοντας σε αυτή την περίπτωση είναι ουδέτερος, επομένως το συνολικό φορτίο της ένωσης προσδιορίζεται από το κεντρικό ιόν.
- Ανιονικό. Τα τυπικά ανιονικά χηλικά είναι σύμπλοκα που βασίζονται σε αιθυλενοδιαμινοτετραοξικό οξύ (EDTA).
- Ουδέτερο (ενδοσύνθετες ενώσεις). Το κεντρικό θετικό φορτίο εξουδετερώνεται προσθέτοντας ίσο αριθμό αρνητικά φορτισμένων προσδεμάτων, σχηματίζοντας έτσι ένα «εσωτερικό άλας».
Πολλά μέταλλα σχηματίζουν σταθερές χηλικές ενώσεις που είναι ικανές να συνδυάζονται σε μακρομοριακές ουσίες. Αυτό το αποτέλεσμα εφαρμόζεται στη σύνθεση πολυσυστατικών υλικών οξειδίων υψηλής διασποράς που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή διηλεκτρικών, υπεραγωγών υψηλής θερμοκρασίας και επικαλύψεων.
Βιολογικές ιδιότητες
Τα χηλικά ορυκτά είναι ουσίες που έχουν μια σειρά από πολύτιμα χαρακτηριστικά, όπως:
- Υψηλή αντοχή σε διάφορες οξύτητες του περιβάλλοντος και υπό την επίδραση μικροοργανισμών.
- Καλή προσρόφηση και διαλυτότητα στο νερό.
- Βιολογική δραστηριότητα των μετάλλων, ασυνήθιστη για αυτά στην ελεύθερη κατάσταση.
- Λιγότερη τοξικότητα σε σύγκριση με άλλες μορφές ενώσεων.
- Υψηλή βιοδιαθεσιμότητα, δηλαδή καλή πεπτικότητα τόσο για τα φυτά όσο και για τα ζώα.
- Χωρίς αδιάλυτο ίζημα.
Τα μέταλλα απορροφώνται ως επί το πλείστον στο λεπτό έντερο και η πιο σταθερή χηλική μορφή τα προστατεύει από την καταστροφή τους από το υδροχλωρικό οξύ στο στομάχι. Αυτή η ιδιότητα χρησιμοποιείται στην ιατρική και την κτηνοτροφία για την αντιστάθμιση των ελλείψεων σε μικροθρεπτικά συστατικά.
Παραγωγή
Οι χηλικές μορφές ενώσεων λαμβάνονται με χηλίωση (ή χηλίωση). Αυτός ο όρος δεν είναι γενικά αναγνωρισμένος στη χημική επιστήμη. Η απλούστερη μέθοδος είναι η ανάμειξη διαλυμάτων μεταλλικών αλάτων με χηλικούς παράγοντες. Ως το τελευταίο, οργανικές ουσίες όπως:
- νιτριλοτριοξικό, αιθυλενοδιαμινοτετραοξικό και αιθυλενογλυκολοτετραοξικό οξύ;
- τρις (καρβοξυμεθυλ) αιθυλενοδιαμίνη;
- υδροξυαιθυλιδενοδιφωσφονικό οξύ;
- λυσίνη;
- μεθειονίνη και άλλα.
Τα αμινοξέα και τα μικρά πεπτίδια παρασκευάζονται υπό την επίδραση ενζύμων στο εργαστήριο. Κατά την εφαρμογή της διαδικασίας χηλίωσης, λαμβάνονται υπόψη οι ακόλουθες παράμετροι:
- οξύτητα του περιβάλλοντος (αν χρειάζεται, προσθέστε αλκάλιο);
- θερμοκρασία;
- αναλογία ουσίας;
- διαλυτότητα αμινοξέων.
Το σύμπλοκο χηλικής ένωσης που καταβυθίστηκε πλένεται σε απεσταγμένο νερό και στη συνέχεια ξηραίνεται.
Γεωπονικές εφαρμογές
Τα χηλικά λιπάσματα έχουν τα ακόλουθα οφέλη:
- Στενή συγγένεια με βιολογικές δομές, λόγω των οποίων οι ουσίες διεισδύουν εύκολα στις μεμβράνες των φυτικών κυττάρων.
- Βελτιωμένη διαλυτότητα.
- Λιγότερη κατανάλωση χηλικών λιπασμάτων σε σύγκριση με τα συμβατικά άλατα.
- Δυνατότητα τόσο ριζικής όσο και διαφυλλικής τροφοδοσίας.
- Αύξηση της βλάστησης των σπόρων.
- Χαμηλή φυτοτοξικότητα.
- Σταθερότητα σε διάφορα επίπεδα οξύτητας του εδάφους.
- Καλή συμβατότητα με άλλες χημικές ουσίες, φυτοφάρμακα.
Ο χηλικός σίδηρος έχει τη μεγαλύτερη σημασία, καθώς αυτό το στοιχείο βρίσκεται στους φυτικούς ιστούς σε μεγαλύτερες ποσότητες από άλλα μέταλλα. Η έλλειψή του οδηγεί στην ανάπτυξη πολλών ασθενειών, συμπεριλαμβανομένης της χλώρωσης. Χρησιμοποιούνται επίσης άλλα χηλικά - χαλκός, ψευδάργυρος, βόριο, τα οποία διεγείρουν την ανάπτυξη των φυτών και το σχηματισμό ωοθηκών. Στα πρώτα στάδια της καλλιεργητικής περιόδου, συνιστάται να τρέφεται με χηλικό ασβέστιο, το οποίο προάγει την ανάπτυξη του ριζικού συστήματος.
Ζωική χρήση
Χηλικές μορφές μικροστοιχείων χρησιμοποιούνται για την ενίσχυση της διατροφής όλων των τύπων ζώων εκτροφής και πτηνών. Αυτές οι ουσίες σε μικρές συγκεντρώσεις μπορούν να αντικαταστήσουν έως και το 40% των ανόργανων ορυκτών και έχουν το ακόλουθο αποτέλεσμα:
- ενίσχυση του ανοσοποιητικούδύναμη κατά τη διάρκεια ασθένειας, εγκυμοσύνης θηλυκών ή σε αντίξοες συνθήκες,
- βελτίωση της αναπαραγωγικής λειτουργίας;
- μείωση του αριθμού των σωματικών κυττάρων στο γάλα, που βελτιώνει την ποιότητά του (θερμική σταθερότητα και άλλες τεχνολογικές ιδιότητες);
- επιτάχυνση της ανάπτυξης νεαρών ζώων.
Ο χηλικός σίδηρος, σε αντίθεση με το θειικό του, μπορεί εύκολα να περάσει τον φραγμό του πλακούντα. Μελέτες έχουν δείξει ότι η προσθήκη αυτής της βιταμίνης στη διατροφή των χοιρομητέρων προάγει τη μετέπειτα γέννηση χοιριδίων με μεγάλο βάρος και αποτρέπει την ανάπτυξη ανεπάρκειας σιδήρου.
Ως αποτέλεσμα της χρήσης χηλικού μαγνησίου, υπάρχει βελτίωση στην ποιότητα των σφαγίων ζώων, μείωση του σωματικού λίπους. Οι ενώσεις χαλκού και μαγγανίου βοηθούν στην πρόληψη της χονδρομάτωσης των οστών και των καρδιαγγειακών παθήσεων στα πουλερικά.
Drugs
Στην ιατρική, οι χηλικές μορφές ενώσεων χρησιμοποιούνται για τους ακόλουθους σκοπούς:
- Αντίδοτα για οξεία και χρόνια δηλητηρίαση με βαρέα μέταλλα και άλλα δηλητήρια ("Unithiol", "Tetacin-calcium"). Όταν λαμβάνονται, οι επιβλαβείς ουσίες δεσμεύονται σε σύμπλοκα κλειστού τύπου χηλικού.
- Αντινεοπλασματικά φάρμακα («Σισπλατίνη» και άλλα). Τα φάρμακα διεισδύουν στους πυρήνες των προσβεβλημένων κυττάρων, σχηματίζουν μια σταθερή σύνδεση με το DNA, που εμποδίζει την αυτοαναπαραγωγή τους.
- Παρασκευάσματα βιταμινών (συνήθως χηλικό ασβέστιο και σίδηρος).
Σε αντίθεση με τα ελεύθερα μεταλλικά ιόντα, αυτές οι ουσίες δεν σχηματίζονταιενώσεις με άλλα χημικά στοιχεία στο στομάχι και τα έντερα, ώστε να απορροφώνται καλύτερα από τον ανθρώπινο οργανισμό. Από αυτή την άποψη, με βάση τις χηλικές ενώσεις, είναι δυνατή η δημιουργία φαρμάκων και συμπληρωμάτων διατροφής νέας γενιάς.
