학문
EDTA로 중금속을 제거하는 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 중금속에 노출되었을 때 중금속은 혈액에 박힐 수 있기 때문에 이를 제거하기 위해서 EDTA를 투여해서 배위 결합물을 형성한다고 하는데요, 그 원리가 무엇인지 궁금합니다.
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안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 EDTA가 중금속 제거에 쓰이는 원리는 다치 배위자 특성과 킬레이트 효과에 기반한 것인데요, EDTA는 4개의 카르복실기(-COOH) 와 2개의 아민기(-NH₂) 를 가진 분자로, 총 6개의 원자가 금속 이온과 배위결합을 할 수 있으며, 따라서 EDTA는 6자리 배위자로 작용하며, 금속 이온을 감싸듯이 결합합니다.
NH3나 Cl-와 같은 단일 배위자는 금속 이온과 1:1 단일 결합을 형성하는 반면, EDTA는 여러 개의 결합 팔을 동시에 제공하여 고리 구조를 형성하는데요, 이러한 다점 결합은 열역학적으로 매우 안정하며, 금속 이온이 다른 분자와 쉽게 교환되거나 떨어져 나가지 못하게 만드는데, 이러한 안정성이 바로 킬레이트 효과입니다.
Pb²⁺, Cd²⁺, Hg²⁺ 등의 중금속은 독성이 강하고 체내 단백질, 효소의 SH기(-SH), 카르복실기(-COOH)와 결합해 기능을 방해하는데요, 이때 EDTA를 투여하면, 금속 이온은 EDTA와 결합해 수용성 착물을 형성합니다. 따라서 수용성을 나타내는 이 착물은 혈액 속에서 안정하게 존재하며, 신장을 통해 소변으로 배출될 수 있는 것이며, 독성 금속이 단백질과 결합하지 못하게 가로채어 포획한 뒤 체외로 배설시키는 것이 원리라고 보시면 되겠습니다. 감사합니다.