Cheleffekt

Der Cheleffekt (Chelateffekt) bezeichnet das Phänomen, dass Komplexe, die von mehrzähnigen oder mehridentischen Liganden (Chelaten) gebildet werden, in der Regel stabiler sind als äquivalente Komplexe mit mehreren monodentaten Liganden. Damit verbunden ist oft eine deutlich höhere Stabilitätskonstante für Chelatkomplexe.

Der Mechanismus beruht überwiegend auf einer entropischen Komponente: Wird ein Metallion durch einen ligandenbindenden Chelatenring gebunden, entstehen weniger freie Teilchen in der Lösung als bei der Bindung mehrerer separater Monodentatliganden. Dadurch ist die freie Energie der Reaktion günstiger. Zusätzlich kann die Vororganisation der Donoratome in einem Chelat zu einer zusätzlichen, teilweise enthalpischen Stabilisierung beitragen. Der Effekt nimmt typischerweise mit der Dentizität des Liganden und der Passung der Chelatliganden-Ringe zu.

Beispiele und Anwendungen: Ein klassisches Beispiel sind zweidentadte Liganden wie Ethylendiamin (en), die mit Metallionen stabilere Komplexe bilden als äquivalente Monodentatliganden. Ein besonders bekanntes Beispiel ist EDTA, das als Hexadentat-Ligand zahlreiche Metalle stabilisiert und in Umwelttechnik, Biochemie und Medizin breit eingesetzt wird. Chelateffekte finden Anwendung in der Katalyse, der Metallchemisierung von Proteinen, der Wasseraufbereitung und der Formulierung von metallischen Reagenzien.

Einschränkungen: Der Cheateffekt gilt vor allem im Vergleich zu Komplexen, die durch Monodentatliganden entstehen; er ist kein universeller Garant für Stabilität, da Ligandeneigenschaften, Ringgröße, Geometrie, Lösungsmittel und Temperatur Einfluss nehmen. In manchen Fällen können Geometrie- oder Sterikprobleme die Stabilität mindern.