Chelant Science

en chelant, undertiden benævnt en sekvestrant eller en bygherre, er et specialiseret molekyle designet til at binde til positivt ladede metalioner, oftest calcium og magnesium, i opløsning og derved forhindre disse ioner i at danne uopløselige bundfald med andre ioner, der kan være til stede. Der er to basistyper chelanter, betegnet som hårde og bløde:

• hårde chelanter, for eksempel EDTA (ethylendiamin tetra eddikesyre) og NTA (Nitrilo trieddikesyre), danner meget stabile komplekser med en 1:1 støkiometri. Det vil sige, at et EDTA-molekyle reagerer med en enkelt metalion.
• bløde chelanter, for eksempel polymerer af akryl og maleinsyre, danner mindre stabile komplekser og fungerer ved at forhindre krystalvækst snarere end ved ægte chelation.

både calcium-og magnesiumioner danner meget stabile uopløselige bundfald med carbonation. Bicarbonat er allestedsnærværende i overfladevand. Det deprotoneres for at give carbonat ved den høje pH i de fleste rengøringsformuleringer. Uopløselige bundfald er vanskelige at fjerne uden brug af en sur rengøringsmiddel. Disse vanskelige at fjerne aflejringer kaldes hårdt vandskala, og vand, der indeholder calcium-og magnesiumioner, kaldes således hårdt vand. Der er to almindelige metoder til at håndtere hårdt vand. Den første er at bruge blødgjort vand. Blødgjort vand har calcium og magnesium ioner fjernet. Dette opnås ofte ved brug af et blødgøringsmiddel, der udveksler natriumioner til calcium-og magnesiumionerne i opløsning. Den anden metode er at anvende chelatorer i rengøringsproduktformuleringen. Chelatering af calcium-og magnesiumionerne i opløsning forhindrer også effektivt dannelsen af disse aflejringer.Calcium – og magnesiumioner danner også uopløselige bundfald med mange anioniske overfladeaktive stoffer, især fedtsyre carboksylater (sæbe). Dannelsen af calciumsæbe-komplekser er så effektiv, at koncentrationen af frit overfladeaktivt middel, der er tilgængeligt til rengøring, reduceres til effektivt nul, indtil alt calcium er fjernet fra opløsningen, enten ved chelation eller ved dannelse af det uopløselige sæbeaddukt. Uden chelanten til stede i et rengøringsprodukt ville mere overfladeaktivt middel være nødvendigt for at sikre, at en effektiv koncentration af frit overfladeaktivt middel var tilgængelig til rengøring. Med andre ord skal forbrugeren bruge mere af rengøringsproduktet for at opnå et ønsket resultat. Yderligere, det uopløselige calciumsæbeaddukt udfældes fra opløsningen på overfladen, der skal rengøres, hvilket fører til et snusket udseende og en stiv fornemmelse på det vaskede stof. Således kaldes chelatorer, der anvendes til disse formål, undertiden som “bygherrer”, da de hjælper med at bygge videre på det overfladeaktive stofs ydeevne.

ud over at blødgøre vandet i rengøringsopløsningen er chelanter også effektive til at fjerne nogle pletter, især dem, der har en høj calciumkoncentration som ostpletter. Pletter har en kompleks og varieret molekylær struktur, og mange inkluderer metalioner, der tværbinder og stabiliserer pletstrukturen. Chelanter til stede i rengøringsopløsningen vil binde med disse forskellige metalioner, der hjælper med at fjerne dem fra pletten og derved svække pletstrukturen og lette dens fjernelse.

ud over calcium og magnesium binder chelanter med alle polyvalente metalioner i opløsning. Selvom jern og mangan er mindre udbredt, kan det også føre til betydelige rengøringsproblemer, herunder dannelse af uopløselige bundfald, såsom jernilte, rust og mangandiokse. Derfor formuleres specialrensere ofte med meget effektive jernchelatorer til at binde med disse ioner, hvilket igen eliminerer de problemer, de ellers kan forårsage…eller ved at hjælpe med at eliminere rust og jernpletter, der allerede er dannet.tabellen nedenfor viser mange eksempler på chelateringsmidler anvendt i formulerede produkter og deres teoretiske evne til at binde med eller sekvestrere calcium fra vand for at forbedre rengøringsydelsen: