Комплексоны

КОМПЛЕКСОНЫ, органические соединения, содержащие способные к координации атомы N, S или Р, а также карбоксильные, фосфоновые и другие кислотные группы и образующие с катионами металлов устойчивые внутрикомплексные соединения - хелаты. Термин «комплексоны» ввёл в 1945 году швейцарский химик Г. Шварценбах для обозначения аминополикарбоновых кислот, проявляющих свойства полидентатных лигандов.

Комплексоны  - бесцветные кристаллические вещества, как правило, растворимые в воде, водных растворах щелочей и кислот, нерастворимые в этаноле и других органических растворителях; диссоциируют в интервале значений pH 2-14. В водных растворах с катионами переходных d- и f-элементов, щёлочноземельных и некоторых щелочных металлов комплексоны образуют устойчивые внутрикомплексные соединения - комплексонаты (моно- и полиядерные, средние, кислые, гидроксокомплексонаты и др.). Комплексонаты содержат несколько хелатных циклов, что обусловливает высокую устойчивость таких соединений.

Для решения широкого круга практических задач используется более двухсот комплексонов с различными свойствами. Комплексообразующие свойства комплексонов зависят от строения их молекул. Так, увеличение числа метиленовых групп между атомами N в алкилендиаминовом фрагменте >N(СН2)nN< или между атомами N и кислотными группами снижает устойчивость комплексонатов многих металлов, кроме Pd(II), Cd(II), Cu(II), Hg(II) и Ag(I), то есть приводит к повышению избирательности комплексонов. На избирательность взаимодействия комплексонов с ионами металлов также влияет наличие в молекулах комплексонов объёмных заместителей и таких функциональных групп, как -ОН, -SH, -NH2, -РО3Н2, -AsO3Н2.

Реклама

Наиболее широко используемые комплексоны - нитрилотриуксусная кислота (комплексон I), этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА, комплексон II) и её динатриевая соль (трилон Б, комплексон III), а также диэтилентриаминпентауксусная кислота, ряд фосфорилсодержащих комплексонов - нитрилотриметиленфосфоновая кислота, этилендиаминтетраметиленфосфоновая кислота, гидроксиэтилидендифосфоновая кислота. Фосфорилсодержащие комплексоны образуют комплексонаты в широком интервале значений pH, в том числе в сильнокислой и сильнощелочной средах; их комплексонаты с Fe(III), Al(III) и Be(II) нерастворимы в воде.

Комплексоны  используют в нефтяной и газовой промышленности для ингибирования солеотложения при совместной добыче, промысловом сборе, транспортировке и подготовке нефти разных сортов, в процессе бурения и крепления нефтяных и газовых скважин. Комплексоны  применяют в качестве титрантов в комплексонометрии при определении ионов многих металлов, а также в качестве реагентов для разделения и выделения металлов, умягчителей воды, для предотвращения образования (и растворения) отложений (например, при повышенной жёсткости воды) на поверхности теплотехнического оборудования, как добавки, замедляющие твердение цемента и гипса, стабилизаторы пищевых продуктов и косметических средств, компоненты моющих средств, фиксаторы в фотографии, электролиты (вместо цианидных) в гальванотехнике.

Комплексоны  и комплексонаты, как правило, нетоксичны и быстро выводятся из организма. В сочетании с высокой комплексообразующей способностью комплексонов это обеспечило применение комплексонов и комплексонатов некоторых металлов в сельском хозяйстве для профилактики и лечения анемии у животных (например, норок, поросят, телят) и хлороза растений (в основном винограда, цитрусовых и плодовых культур). В медицине комплексоны применяют для выведения из организма токсичных и радиоактивных металлов при отравлениях ими, в качестве регуляторов обмена кальция в организме, в онкологии, при лечении некоторых аллергических заболеваний, в диагностике.

Лит.: Прилибил Р. Комплексоны в химическом анализе. 2-е изд. М., 1960; Шварценбах Г., Флашка Г. Комплексонометрическое титрование. М., 1970; Москвин В. Д. и др. Использование комплексонов в нефтедобывающей промышленности // Журнал Всероссийского химического общества имени Д. И. Менделеева. 1984. Т. 29. № 3; Горелов И. П. и др. Комплексоны - производные дикарбоновых кислот // Химия в сельском хозяйстве. 1987. № 1; Дятлова Н. М., Темкина В. Я., Попов К. И. Комплексоны и комплексонаты металлов. М., 1988; Горелов И. П. и др. Иминодиянтарная кислота в качестве замедлителя гидратации известкового вяжущего // Строительные материалы. 2004. № 5.

И. П. Горелов.