학문
EDTA와 같은 다치 배위자가 환경 오염 물질 제거에 활용되는 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 중심 금속 양이온과 여러 결합을 형성할 수 있는 EDTA와 같은 다치 배위자가 중금속 이온과 같은 환경 오염 물질 제거에 활용되는 원리는 무엇인지 궁금합니다.
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안녕하세요. 질문해주신 EDTA는 대표적인 헥사덴테이트 다치 배위자로서, 한 분자가 중심 금속 이온과 여섯 자리에서 동시에 배위 결합을 할 수 있는데요, 이 때문에 금속 이온과 결합할 때 매우 안정한 킬레이트 착물을 형성하게 되는데, 바로 이 특성이 환경 오염 물질 제거에 활용되는 원리입니다.
우선 납(Pb²⁺), 카드뮴(Cd²⁺), 수은(Hg²⁺), 구리(Cu²⁺) 등과 같은 중금속 이온은 물속에서 자유 이온 형태로 존재할 경우 생물체에 쉽게 흡수되어 독성을 나타내는데요, 이때 EDTA가 투입되면, 그 다치 배위자 구조로 인해 중금속 이온을 꽉 붙잡아 안정적인 착물을 형성합니다. EDTA는 여러 개의 배위자 원자가 하나의 금속 이온을 동시에 둘러싸며 다중 결합을 형성하기 때문에, 단순한 단치 배위자 여러 개가 결합하는 것보다 훨씬 안정한 착물이 만들어지며 이로 인해 금속 이온이 쉽게 떨어져 나오지 못하고, 용액 속에서 비활성화된 상태로 존재하게 되는 것입니다. 또한 EDTA-금속 착물은 일반적으로 물에 잘 녹고 안정하기 때문에, 토양이나 침전물에 붙어 있던 중금속을 용액으로 끌어내는 역할을 할 수 있는데요 따라서 오염된 토양이나 폐수 속에서 금속 이온을 추출해내거나, 더 이상 생물학적으로 유해하게 작용하지 못하게 합니다. 감사합니다.