ادتا 2 سدیم

ویژگی‌های شیمیایی و خواص عمومی ادتا 2 سدیم

ادتا یک ترکیب آلی از خانواده آمینوپلی‌کربوکسیلیک اسیدها است. فرم دی‌سدیم آن با نام دی‌سدیم اتیلن دی آمین تترا استیک اسید شناخته می‌شود. فرمول مولکولی فرم بدون آب EDTA-2Na برابر C₁₀H₁₄N₂Na₂O₈ و جرم مولکولی آن حدود 336.21 g/mol است. با این حال، معمولا ادتا تجاری به‌صورت دی‌هیدرات با فرمول C₁₀H₁₄N₂Na₂O₈·2H₂O و جرم مولکولی 372.24 g/mol عرضه می‌شود.

مطابق شکل1، ساختار شیمیایی EDTA شامل دو اتم نیتروژن آمینی و چهار گروه کربوکسیلیک اسیدی است. به همین دلیل EDTA را یک لیگاند شش‌دندانه یا Hexadentate ligand  می‌نامند. این ساختار باعث می‌شود این ماده از چند نقطه به یون‌های فلزی چندظرفیتی (مانند کلسیم، منیزیم، آهن، مس، روی، نیکل و سرب) متصل شده و یک کمپلکس پایدار تشکیل دهد. این کمپلکس‌های پایدار، از ایجاد رسوب، تغییر رنگ، کاهش پایداری، اکسیداسیون فلز-کاتالیز شده و افت عملکرد مواد جلوگیری می‌کنند.

معمولا ادتا 2 سدیم به‌صورت پودر یا کریستال سفید تا سفید مایل به کرم، دیده می‌شود. در محیط‌های با pH خنثی یا کمی اسیدی، EDTA-2Na به‌دلیل pH ملایم‌تر و سازگاری بهتر با بسیاری از فرمولاسیون‌های حساس، کاربرد گسترده‌ای دارد. در pH بسیار اسیدی، پروتونه شدن گروه‌های عاملی می‌تواند توان کلاته‌کنندگی ادتا را کاهش دهد.

روش تولید ادتا 2 سدیم

تولید صنعتی EDTA معمولاً بر اساس واکنش اتیلن‌دی‌آمین، فرمالدهید و یک ترکیب سیانیدی مانند سدیم سیانید یا هیدروژن سیانید انجام می‌شود. در این روش، ابتدا فرآیند سیانومتیلاسیون در محیط قلیایی انجام می‌گیرد و سپس محصولات حد واسط از طریق هیدرولیز و تنظیم pH به EDTA یا نمک‌های تجاری آن تبدیل می‌شوند.

بنابراین، تفاوت اصلی میان ادتا آزاد، ادتا 2 سدیم و ادتا 4 سدیم در مرحله نهایی تنظیم pH و درجه خنثی‌سازی گروه‌های کربوکسیلیک است. اگر هیچ‌کدام از گروه‌های اسیدی با سدیم جایگزین نشوند، محصول به‌صورت EDTA آزاد است. درصورتی که هیدرولیز در حضور سدیم هیدروکسید انجام شود و دو گروه اسیدی خنثی شوند، ادتا 2 سدیم تشکیل می‌شود ولی اگر هر چهار گروه اسیدی به نمک سدیمی تبدیل شوند، ادتا 4 سدیم به دست می‌آید.

ویژگی‌های فنی ادتا 2 سدیم

همان‌طور که در بخش قبلی اشاره شد، معمولاً ادتا به سه فرم رایج شامل ادتا آزاد، ادتا 2 سدیم و ادتا 4 سدیم عرضه می‌شود. که برای کاربرد نیاز است که تفاوت فنی میان آن‌ها مشخص شود. این سه ماده، به یک خانواده شیمیایی تعلق دارند و همگی توانایی کلاته‌کردن یون‌های فلزی را دارند. اما از نظر حلالیت در آب، pH  محلول و سازگاری با فرمولاسیون تفاوت قابل توجهی نشان می‌دهند.

EDTA  آزاد، فرم اسیدی این ترکیب است و به‌دلیل حلالیت محدود در آب، کم‌تر در فرمولاسیون‌های آب پایه استفاده می‌شود. اما ادتا 2 سدیم، حلالیت بالاتری نسبت به ادتا آزاد دارد و به‌دلیل pH ملایم‌تر، برای فرمولاسیون‌های آرایشی، بهداشتی، دارویی و غذایی مناسب‌تر است. محلول 1 درصد EDTA-2Na معمولاً pH اسیدی ملایم در محدوده حدود 4.3 تا 4.7 دارد. بنابراین، این گرید برای محصولاتی مناسب است که در محیط‌های اسیدی هستند و pH نباید به‌سمت قلیایی‌شدن پیش برود.

به طور کلی، تفاوت واکنش‌پذیری میان فرم‌های مختلف ادتا، به مقدار خنثی‌سازی گروه‌های اسیدی، میزان حلالیت در آب و pH محیط وابسته است. بنابراین، در ارزیابی فنی  EDTA، پارامترهای حلالیت، pH  محلول، نوع نمک، ظرفیت کلاته‌کنندگی، پایداری شیمیایی و سازگاری با سیستم فرمولاسیون حائز اهمیت هستند.

ادتا 2 سدیم باید در ظروف دربسته، خشک، دور از رطوبت، آلودگی و عوامل اکسیدکننده قوی نگهداری شود. برای محلول‌های EDTA، کنترل pH، جلوگیری از آلودگی میکروبی و جلوگیری از کریستالیزاسیون اهمیت دارد. در گریدهای حساس، به‌ویژه گریدهای آرایشی، غذایی و دارویی، شرایط نگهداری و کنترل آلودگی باید مطابق با دستورالعمل تأمین‌کننده و الزامات استاندارد انجام شود.

کاربردهای ادتا 2 سدیم

EDTA معمولاً با یون‌های فلزی نسبت کمپلکسی 1:1 تشکیل می‌دهد. یعنی یک مولکول EDTA می‌تواند یک یون فلزی را در ساختار خود نگه دارد. این ویژگی باعث شده که ادتا در پایدارسازی محصولات حساس به فلزات، کاربرد گسترده‌ای داشته باشد.

صنایع شوینده

وجود یون‌های کلسیم و منیزیم در آب سخت، باعث رسوب و کاهش عملکرد شوینده می‌شود.  EDTA با اتصال به این یون‌ها، آن‌ها را غیرفعال می‌کند که در نتیجه موجب افزایش کارایی سورفکتانت‌ها، عملکرد بهتر شوینده و رسوب کم‌تر می‌شود. انتخاب نوع ادتا در صنایع شوینده، به pH محصول بستگی دارد. برای محیط‌های خنثی یا کمی اسیدی، ادتا 2 سدیم کاربرد بیش‌تری دارد.

در شوینده‌های ملایم، شامپوها، شوینده‌های صورت، شوینده‌های بدن و محصولات پاک‌کننده‌ای که pH آن‌ها نزدیک به محدوده پوست یا خنثی است، EDTA-2Na انتخاب مناسب‌تری نسبت به EDTA-4Na است. زیرا pH قلیایی شدید به فرمول وارد نمی‌کند و با بسیاری از سیستم‌های نگهدارنده و سورفکتانتی سازگاری بهتری دارد.

صنایع آرایشی و بهداشتی

از ادتا 2 سدیم به‌عنوان پایدارکننده فرمولاسیون و عامل کلاته‌کننده در صنایع آرایشی و بهداشتی استفاده می‌شود. وجود مقادیر جزئی یون‌های فلزی در مواد اولیه آرایشی و بهداشتی می‌تواند باعث تغییر رنگ، کاهش پایداری بو، افت عملکرد نگهدارنده‌ها، اکسیداسیون مواد حساس و کاهش عمر محصول شوند. ادتا با مهار یون‌های فلزی، به حفظ کیفیت، افزایش اثربخشی نگهدارنده‌ها و پایداری فرمولاسیون کمک می‌کند. معمولاً ادتا 2 سدیم در مقادیر کم به‌عنوان کمک‌پایدارکننده و عامل کلاته‌کننده در شوینده‌های صورت، لوسیون‌ها، کرم‌ها، شامپوها و محصولات مراقبت شخصی کاربرد دارد.

صنایع غذایی و دارویی

در صنایع غذایی و دارویی، معمولا نمک Calcium Disodium EDTA تحت شرایط مشخص و محدودیت‌های قانونی به‌عنوان پایدارکننده رنگ، طعم و جلوگیری‌کننده از اکسیداسیون فلز-کاتالیز شده استفاده می‌شود.

صنایع دارویی و پزشکی

در صنایع پزشکی، ادتا به‌عنوان عامل کلاته‌کننده در برخی کاربردهای درمانی کنترل‌شده مانند مدیریت مسمومیت با فلزات سنگین مثل سرب مطرح است. کاربرد پزشکی EDTA فقط با گرید دارویی، دوز مشخص، نظارت بالینی و رعایت مقررات درمانی مجاز است. در فرمولاسیون‌های دارویی، ادتا 2 سدیم بیش‌تر به‌عنوان ماده کمکی فرمولاسیون برای کنترل یون‌های فلزی، کاهش اکسیداسیون و افزایش پایداری فرآورده‌های دارویی استفاده می‌شود. البته استفاده دارویی از EDTA باید با گرید مناسب، استانداردهای دارویی و کنترل‌های دقیق انجام شود.

صنایع آزمایشگاهی و شیمی تجزیه

یکی از پرکاربردترین مواد برای تیتراسیون کمپلکسومتری در صنایع آزمایشگاهی و شیمی تجزیه، ادتا است. از ادتا برای اندازه‌گیری سختی آب، تعیین مقدار یون‌های کلسیم و منیزیم، ماسک‌کردن یون‌های فلزی و تهیه بافرهای آزمایشگاهی استفاده می‌شود. زیرا تشکیل کمپلکس‌های پایدار EDTA در آزمایش‌های کنترل کیفیت و آنالیز فلزات جایگاه مهمی دارد.

ادتا 2 سدیم به‌دلیل حلالیت بهتر نسبت به EDTA آزاد و pH ملایم‌تر نسبت به ادتا 4 سدیم، یکی از فرم‌های رایج برای تهیه محلول‌های استاندارد EDTA در آزمایشگاه است. در بسیاری از روش‌های کمپلکسومتری، pH محلول با بافر مناسب تنظیم می‌شود تا کلاته‌سازی یون فلزی با دقت انجام شود.

صنعت کشاورزی

جهت جذب بهتر عناصر ریزمغذی مانند آهن، روی، مس و منگنز در صنعت کشاورزی، از ادتا استفاده می‌شود. ادتا باعث کلاته‌شدن این عناصر و درنتیجه افزایش پایداری آن‌ها در محلول و بهبود دسترسی گیاه به کودهای کشاورزی می‌شود.

در کشاورزی معمولاً خود EDTA-2Na به‌عنوان کود ریزمغذی مطرح نیست، بلکه کمپلکس‌های فلزی EDTA مانند Fe-EDTA، Zn-EDTA، Cu-EDTA و Mn-EDTA اهمیت بیش‌تری دارند. EDTA-2Na می‌تواند در تولید یا تنظیم برخی محلول‌های کلاته‌کننده استفاده شود، اما انتخاب نهایی باید بر اساس pH خاک یا محلول، نوع عنصر ریزمغذی و الزامات فرمولاسیون کود انجام شود.

صنایع رنگ، چسب، رزین و پلاستیک

از ادتا در رنگ‌های آب‌پایه، چسب‌های امولسیونی، رزین‌های لاتکسی و فرآیندهای پلیمریزاسیون امولسیونی به‌عنوان عامل کلاته‌کننده برای کنترل یون‌های فلزی مزاحم استفاده می‌شود. در چسب‌ها و درزگیرهای پایه آب، به‌ویژه سیستم‌های اکریلیک، PVA، لاتکس و امولسیونی، EDTA می‌تواند با کنترل یون‌های فلزی باعث بهبود پایداری ذخیره‌سازی، کاهش تغییر رنگ و جلوگیری از اختلال در عملکرد افزودنی‌ها شود. این موضوع به‌خصوص در فرمولاسیون‌هایی که حاوی پیگمنت‌ها، فیلرها یا مواد اولیه دارای ناخالصی فلزی هستند، اهمیت دارد.

ادتا 2 سدیم در سیستم‌هایی مناسب‌تر است که pH آن‌ها خنثی تا کمی اسیدی است یا قلیایی‌شدن فرمول می‌تواند باعث ناپایداری رزین، افت ویسکوزیته، ناسازگاری با نگهدارنده یا تغییر خواص نهایی شود.