Acido etilendiamminotetraacetico

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Acido etilendiamminotetraacetico
formula di struttura e modello molecolare
modello ad asta e sfera
Nome IUPAC
N,N,N',N'-tetracarbossimetil-1,2-diamminoetano
Nomi alternativi
EDTA
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare C10H16N2O8
Massa molecolare (u) 292,25
Aspetto solido cristallino da incolore a bianco
Numero CAS [60-00-4]
PubChem 6049
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.) 0,86
Solubilità in acqua ~ 0,5 g/l a 20 °C
Temperatura di fusione 220 °C (493 K) con decomposizione
Tensione di vapore (Pa) a 293 K 1,3
Proprietà termochimiche
ΔfH0 (kJ·mol−1) −1759,5
Indicazioni di sicurezza
Flash point >100 °C (>373 K)
Temperatura di autoignizione >200 °C (>473 K)
Simboli di rischio chimico
irritante

attenzione

Frasi H 319
Consigli P 305+351+338 [1]

L'acido etilendiamminotetraacetico, più noto con la sigla di EDTA è un acido carbossilico; in particolare è un acido tetracarbossilico dotato inoltre di due doppietti elettronici (donatori di Lewis) appartenenti all'azoto. Queste caratteristiche fanno dell'anione etilendiamminotetraacetato EDTA4- un legante esadentato.

A temperatura ambiente si presenta come una polvere cristallina moderatamente solubile in acqua, cui impartisce una reazione acida: una sospensione di 10 grammi di EDTA in un litro di acqua ha pH circa 2,5. L'EDTA è viceversa solubile nelle soluzioni alcaline sotto forma di anione policarbossilato.

Sintesi[modifica | modifica sorgente]

Il composto fu descritto inizialmente da Ferdinand Munz, che lo preparò dalla reazione fra etilendiammina e acido cloroacetico.[2] Oggi l'EDTA è sintetizzato essenzialmente a partire da etilendiammina (1,2-diamminoetano), formaldeide (metanale), e cianuro di sodio.[3] Questa strada porta al sale sodico che può essere facilmente convertito in acido:

H2NCH2CH2NH2 + 4 CH2O + 4 NaCN + 4 H2O → (NaO2CCH2)2NCH2CH2N(CH2CO2Na)2 + 4 NH3
(NaO2CCH2)2NCH2CH2N(CH2CO2Na)2 + 4 HCl → (HO2CCH2)2NCH2CH2N(CH2CO2H)2 + 4 NaCl

Così sono prodotte circa 80.000 tonnellate di EDTA all'anno. Le impurità cogenerate da questa via sintetica includono glicina e acido nitriloacetico, esse sono prodotte da reazioni secondarie dei coprodotti aminici.[4]

Elementi di chimica di coordinazione dell'EDTA[modifica | modifica sorgente]

Nella chimica di coordinazione, lo EDTA4- è un membro della famiglia di ligandi degli acidi poliammino carbossilici. EDTA4- abitualmente si lega ad un catione metallico attraverso le sue due ammine e ai 4 carbossilati. Molti tra i composti di coordinazione adottano la geometria ottaedrica. Anche se di poca importanza per le sue applicazioni, questi complessi ottaedrici sono chirali. L'anione [Co(edta)] è stato risolto nei suoi enantiomeri.[5] Molti complessi dell'EDTA4- adottano strutture più complesse a causa di: (i) la formazione di un legame addizionale all'acqua, ad esempio complessi a sette-coordinate, oppure (ii) spiazzando uno dei bracci del carbossilato con una molecola d'acqua. Le prime ricerche sullo sviluppo del EDTA vennero eseguire da Gerold Schwarzenbach negli anni quaranta.[6] EDTA forma complessi specialmente forti con Mn(II), Cu(II), Fe(III), Pb (II) e Co(III).[7]

Alcune caratteristiche dei complessi formati dall'EDTA sono rilevanti per le sue applicazioni. Per prima istanza, a causa della sua alta denticità, questo ligando possiede una alta affinità per i cationi metallici:

[Fe(H2O)6]3+ + H4EDTA \overrightarrow{\leftarrow} [Fe(EDTA)] + 6 H2O + 4 H+ (Keq = 1025.1)

Scritto in questa forma, la costante di equilibrio mostra che gli ioni metallici competono con i protoni per il legame all'EDTA. Dal momento che gli ioni metallici vengono estesamente avviluppati dal EDTA, le loro proprietà catalitiche sono spesso soppresse. Finalmente, dal momento che i complessi del EDTA4- sono anionici, tendono ad essere altamente solubile nella acqua acidula. Per questa ragione, l'acido etilen-diammino-tetra-acetico è capace di dissolvere i depositi di ossidi metallici e di carbonati.

Impieghi[modifica | modifica sorgente]

Uno ione metallico M chelato da una molecola di EDTA; i sei atomi - due di azoto, quattro di ossigeno - che coordinano lo ione M sono disposti ai vertici di una bipiramide a base quadrata che ha M al centro

L'EDTA trova larghissimo impiego in chimica analitica come agente chelante. La presenza di quattro gruppi carbossilici e di due atomi di azoto fa sì che la molecola di EDTA sia in grado di formare complessi stabili con moltissimi cationi.

La stabilità di questi complessi rende l'EDTA il reagente più diffuso per la misurazione della concentrazione di numerosi cationi tramite titolazione complessometrica. L'esempio più comune di applicazione di titolazioni di questo tipo è costituito dalla misura della durezza dell'acqua.

L'EDTA è infatti in grado di formare complessi con gli ioni di calcio e magnesio, ma anche con gli ioni di rame, zinco e numerosi altri elementi.

Viene utilizzato in cosmetica come additivo per migliorare l'azione dei tensioattivi (diminuendo la durezza dell'acqua), per evitare l'irrancidimento dovuto alla contaminazione da ioni di ferro e come coadiuvante di altri additivi battericidi.

L'EDTA è scarsamente assorbito nel tratto gastrointestinale, per la maggior parte nel retto. Solamente tra il 5-15 % entra nel sistema cardiovascolare dove può chelare e rimuovere le tossine dal sangue.

Nella pratica analitica quotidiana, più che l'acido libero, è frequente l'uso del suo sale calcio-disodico diidrato C10H14N2O8Na2 · 2 H2O, in particolare per la sua solubilità in acqua. Il calcio-disodio EDTA (CaNa-EDTA), da non confondere col disodio EDTA, è l'unica forma di EDTA approvata dalla FDA come trattamento medico per la chelazione del piombo. Il disodio-EDTA è utilizzato in caso di ipercalcemia, per la sua maggiore affinità e capacità chelante verso il calcio. Stessa proprietà possiede il magnesio-EDTA, utilizzato come fertilizzante agricolo. Per questo motivo, nel flusso sanguigno svolgono una scarsa azione chelante, legandosi prima al calcio che ai metalli pesanti.

Il calcio-disodio-EDTA è più affine in ordine a mercurio, piombo, zinco (perciò inibitore della metalloproteasi), altri metalli pesanti e d aultimo al calcio. Per questo motivo, sono facilmente reperibili in farmacia soluzioni in grado di chelare i metalli pesanti e risolvere problemi di intossicazione, formando un composto di più facile smaltimento.

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ scheda dell'acido etilendiamminotetraacetico su IFA-GESTIS
  2. ^ F. Munz "Polyamino carboxylic acids to I. G. Farbenindustrie, DE 718 981, 1935; US 2 130 505, 1938.
  3. ^ Synthesis of EDTA
  4. ^ J. Roger Hart "Ethylenediaminetetraacetic Acid and Related Chelating Agents" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim, 2005.
  5. ^ Kirchner, S. Barium (Ethylenediaminetetracetato) Cobalt(III) 4-Hydrate" Inorganic Syntheses, 1957, Volume 5, pages 186-188. DOI: 10.1002/9780470132364.ch52
  6. ^ Edta - Motm
  7. ^ A. F. Holleman, Wiberg, E., Inorganic Chemistry, San Diego, Academic Press, 2001. ISBN 0-12-352651-5.

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