콘택트렌즈를 세척할 때 사용하는 다목적 용액 속의 EDTA 성분이 렌즈에 증착된 칼슘 등의 금속 이온을 둘러싸 배위 결합을 형성함으로써 이온을 포집 및 제거하는 원리가 무엇인가요?

Question

콘택트렌즈를 세척할 때 사용하는 다목적 용액 속의 EDTA 성분이 렌즈에 증착된 칼슘 등의 금속 이온을 둘러싸 배위 결합을 형성함으로써 이온을 포집 및 제거하는 원리가 무엇인가요?

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안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

콘택트렌즈 세척액에 들어 있는 EDTA 성분이 칼슘 등의 금속 이온을 제거하는 원리는 다자리 배위 결합을 통한 킬레이트 효과로 설명할 수 있습니다. 렌즈 표면에 달라붙는 칼슘이나 마그네슘 같은 이온들은 눈물 속 성분과 결합해 물에 잘 녹지 않는 침착물을 만듭니다. 이때 EDTA 분자는 이 금속 이온들을 유연하게 감싸 쥐며 결합을 시도합니다.

​EDTA 분자 구조에는 전자를 일방적으로 제공할 수 있는 비공유 전자쌍이 질소 원자에 2개, 아세트산기의 산소 원자에 4개로 총 6군데 존재합니다. 이 6개의 자리가 일종의 화학적 집게발 역할을 하여 하나의 금속 이온을 중심으로 동시에 결합을 형성하는데, 이를 배위 결합이라고 합니다.

​한 분자가 사방에서 금속 이온을 완전히 에워싸기 때문에 금속 이온은 EDTA 중심부의 안정적인 고리 구조 안에 완전히 갇히게 됩니다. 이 모습이 마치 게가 집게발로 물건을 꽉 움켜쥔 모양과 같다고 하여 킬레이트 화합물이라고 부릅니다.

​금속 이온이 렌즈 표면에 붙어 있는 힘보다 EDTA가 입체적으로 움켜쥐는 힘이 훨씬 강하기 때문에 침착되어 있던 칼슘 이온들이 렌즈에서 떨어져 나오게 됩니다. 이렇게 EDTA에 포착된 금속 착화합물은 겉면이 물과 잘 친해지는 수용성 구조로 바뀌기 때문에, 렌즈 표면에서 분리되어 세척액 속으로 쉽게 녹아 나가며 제거됩니다.