콘택트렌즈 세척액에 포함된 이디티에이(EDTA) 성분이 렌즈에 증착된 칼슘 등의 금속 이온을 제거하는 원리가 무엇인가요?

Question

콘택트렌즈 세척액에 포함된 이디티에이(EDTA) 성분이 렌즈에 증착된 칼슘 등의 금속 이온을 제거하는 원리를, EDTA 분자가 금속 이온을 둘러싸 다자리 배위 결합을 형성하는 킬레이트 효과로 설명해 주세요.

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

콘택트렌즈 세척액 속 EDTA가 렌즈의 칼슘 이온을 제거하는 원리는 다자리 배위 결합을 통한 '킬레이트 효과'로 설명됩니다. 눈물 속 칼슘 등의 금속 이온은 렌즈 표면에 침전물을 형성해 착용감을 해치는 원인이 됩니다. EDTA는 중심 금속과 결합할 수 있는 비공유 전자쌍을 여러 개 가진 대표적인 '다자리 리간드'입니다. 구체적으로 2개의 질소 원자와 4개의 카복실기 산소 원자를 통해 총 6개의 결합 자리를 제공하는 육좌 리간드입니다.

​세척 시 EDTA 분자는 칼슘 이온 하나를 사방에서 입체적으로 감싸 안듯 동시에 결합합니다. 단일 자리 리간드가 여러 개 결합할 때보다 하나의 다자리 리간드가 동시에 결합하는 킬레이트 효과를 거치면, 엔트로피 증가로 인해 열역학적 안정성이 극대화되면서 매우 견고한 고리 구조의 화합물이 형성됩니다.

​이 강력한 킬레이트 효과 덕분에 렌즈 표면에 흡착되어 있던 칼슘 이온은 렌즈와의 결합을 끊고 EDTA 중심에 단단히 갇히게 됩니다. 이렇게 형성된 EDTA-칼슘 화합물은 물에 잘 녹는 수용성 구조를 띠기 때문에, 렌즈 표면에서 쉽게 떨어져 나와 세척액과 함께 깨끗이 씻겨 내려갑니다.