الأشكال المخلبة من المعادن غير العضوية تشبه إلى حد بعيد المواد النشطة بيولوجيًا. تُستخدم هذه الخاصية في الزراعة لإنتاج الأسمدة والمكملات الغذائية القيمة للحيوانات الأليفة. في الطب ، تستخدم هذه المركبات كمضادات للسموم ومكملات غذائية.
ماذا يعني "الشكل المخلبي"؟
Chelates عبارة عن مركب يظهر نتيجة تفاعل أيونات المعادن موجبة الشحنة (الذرة المركزية لعامل المركب) مع الروابط التي تشكل مركبات كيميائية مع أنواع مختلفة من الجزيئات الحيوية. ببساطة ، المخلّبات عبارة عن مزيج من مركب عضوي معدني ومعقد. تشمل الروابط الأحماض الأمينية ، الببتيدات ، البروتينات ، البيورينات ، البورفيرينات ، الماكروليدات ، بالإضافة إلى نظائرها الاصطناعية (إيثرات التاج ، الكريبتاند).
يجب أن تحتوي الروابط المستخلبة على أكثر من مجموعتين وظيفيتين قادرة على إنشاء روابط تساهمية وهيكل حلقي مع المعدن. تأتي كلمة "شيلات" من الكلمة اللاتينية شيلا ("مخلب"). ظاهريًا ، شكل هذه المركبات الكيميائية مشابه لمخالب سلطعون يحمل معدنًا.
في الطبيعة ، ألمعممثلو هذا النوع من المركبات التي أساسها البورفيرين هم الهيموجلوبين البشري ، حيث يعمل الحديد (كلاب الحديد) والكلوروفيل (كلاب المغنيسيوم) كمركز لعامل المركب. تتيح التقنيات البيوكيميائية الحديثة الحصول على أشكال مختلفة من هذه المواد.
أمثلة
هناك 3 مجموعات من الأشكال المخلبة (حسب نسبة شحنة الليجند والأيون المعدني).
- الموجبة. الممثلين الأكثر شيوعًا هم مركبات البولي أمينات ذات الأيونات المعدنية. عامل الترابط في هذه الحالة محايد ، لذلك يتم تحديد الشحنة الكلية للمركب بواسطة الأيون المركزي.
- أنيوني. المخلّبات الأنيوني النموذجي عبارة عن معقدات تعتمد على حمض إيثيلين ديامينوتيتراسيتيك (EDTA).
- محايد (مركبات داخل معقدة). يتم تحييد الشحنة الموجبة المركزية عن طريق إضافة عدد متساوٍ من الروابط سالبة الشحنة ، وبالتالي تكوين "ملح داخلي".
العديد من المعادن تشكل مخلّبات مستقرة قادرة على الاندماج في مواد جزيئية كبيرة. يتم تطبيق هذا التأثير على تخليق مواد أكسيد شديدة التشتت متعددة المكونات المستخدمة في إنتاج المواد العازلة والموصلات الفائقة ذات درجة الحرارة العالية والطلاء.
الخصائص البيولوجية
المعادن المخلبة هي مواد لها عدد من الخصائص القيمة مثل:
- مقاومة عالية لمختلف حموضة البيئة وتحت تأثير الكائنات الحية الدقيقة.
- الامتزاز والذوبان في الماء جيد
- نشاط بيولوجي للمعادن ، غير معتاد بالنسبة لهم في الحالة الحرة.
- سمية أقل مقارنة بأشكال المركبات الأخرى.
- توافر حيوي عالي ، أي قابلية هضم جيدة لكل من النباتات والحيوانات.
- لا توجد رواسب غير قابلة للذوبان.
يتم امتصاص المعادن في الغالب في الأمعاء الدقيقة ، والشكل الأكثر ثباتًا يحميها من التدمير بواسطة حمض الهيدروكلوريك في المعدة. تستخدم هذه الخاصية في الطب وتربية الحيوانات للتعويض عن نقص المغذيات الدقيقة.
الإنتاج
يتم الحصول على الأشكال المخلبة من المركبات عن طريق عملية إزالة معدن ثقيل (أو عملية إزالة معدن ثقيل). هذا المصطلح غير معترف به بشكل عام في العلوم الكيميائية. أبسط طريقة هي خلط محاليل الأملاح المعدنية مع عوامل مخلبية. على النحو الأخير ، المواد العضوية مثل:
- nitrilotriacetic و ethylenediaminetraacetic و ethylene glycoltetraacetic acid ؛
- تريس (كاربوكسي ميثيل) إيثيلين ديامين ؛
- حمض الهيدروكسي إيثيليدين ثنائي فسفونيك ؛
- ليسين ؛
- ميثيونين و اخرين
يتم تحضير الأحماض الأمينية والببتيدات الصغيرة تحت تأثير الإنزيمات في المختبر. عند تنفيذ عملية إزالة معدن ثقيل ، تؤخذ المعلمات التالية في الاعتبار:
- حموضة البيئة (إذا لزم الأمر ، أضف القلويات) ؛
- درجة الحرارة ؛
- نسبة الجوهر
- الذوبان في الأحماض الأمينية.
يغسل مركب المخلّب المترسب في ماء مقطر ثم يجفف.
التطبيقات الزراعية
للأسمدة المخلبة الفوائد التالية:
- تقارب وثيق مع الهياكل البيولوجية ، بسبب المواد التي تخترق بسهولة أغشية الخلايا النباتية.
- تحسين الذوبان.
- استهلاك أقل للأسمدة المخلبة مقارنة بالأملاح التقليدية.
- إمكانية تغذية كل من الجذور والأوراق.
- زيادة إنبات البذور.
- سمية نباتية منخفضة.
- الاستقرار عند مستويات مختلفة من حموضة التربة.
- توافق جيد مع المواد الكيميائية الأخرى ومبيدات الآفات.
الحديد المستخلب هو الأكثر أهمية ، حيث يوجد هذا العنصر في أنسجة النبات بكميات أكبر من المعادن الأخرى. يؤدي نقصه إلى تطور العديد من الأمراض ، بما في ذلك الإصابة بالكلور. كما تستخدم مخلّبات أخرى - النحاس ، والزنك ، والبورون ، التي تحفز نمو النبات وتكوين المبايض. في المراحل الأولى من موسم النمو ، يُنصح بالتغذية بالكالسيوم المخلّب ، مما يعزز تطوير نظام الجذر.
استخدام الحيوان
تستخدم الأشكال المخلبية من العناصر الدقيقة لتقوية تغذية جميع أنواع حيوانات المزرعة والطيور. يمكن لهذه المواد بتركيزات صغيرة أن تحل محل ما يصل إلى 40٪ من المعادن غير العضوية ولها التأثير التالي:
- تعزيز المناعةالقوة أثناء المرض أو حمل الإناث أو في الظروف المعاكسة ؛
- تحسين الوظيفة الإنجابية ؛
- انخفاض في عدد الخلايا الجسدية في الحليب ، مما يحسن من جودتها (الاستقرار الحراري وخصائص تكنولوجية أخرى) ؛
- تسارع نمو صغار الحيوانات
يمكن للحديد المخلبي ، على عكس كبريتاته ، عبور حاجز المشيمة بسهولة. أظهرت الدراسات أن إضافة هذا الفيتامين إلى حمية الخنازير يعزز الولادة المتأخرة للخنازير ذات الوزن الكبير ويمنعها من الإصابة بنقص الحديد.
نتيجة استخدام كلاب المغنيسيوم ، هناك تحسن في جودة جيف الحيوانات ، وانخفاض في الدهون في الجسم. مركبات النحاس والمنجنيز تساعد في منع اصطباغ العظام وأمراض القلب والأوعية الدموية في الدواجن.
المخدرات
في الطب ، تستخدم الأشكال المخلبة للمركبات للأغراض التالية:
- مضادات التسمم الحاد والمزمن بالمعادن الثقيلة والسموم الأخرى ("Unithiol" ، "Tetacin-Calcium"). عندما يتم تناولها ، يتم ربط المواد الضارة في مجمعات مغلقة من النوع المخلبي.
- الأدوية المضادة للأورام ("سيسبلاتين" وغيرها). تخترق الأدوية نوى الخلايا المصابة ، وتشكل ارتباطًا ثابتًا بالحمض النووي ، مما يمنعها من التكاثر الذاتي.
- محضرات فيتامين (غالبًا كالسيوم و حديد مخلّب).
على عكس أيونات المعادن الحرة ، لا تتشكل هذه الموادمركبات تحتوي على عناصر كيميائية أخرى في المعدة والأمعاء ، لذلك يتم امتصاصها بشكل أفضل في جسم الإنسان. في هذا الصدد ، بناءً على المخلّبات ، من الممكن إنشاء أدوية ومكملات غذائية لجيل جديد.
