착물과 리간드
착물(배위 화합물)은 중심 금속 이온에 비공유 전자쌍을 가진 분자나 이온(리간드)이 배위결합한 화합물이에요. 결합 자리가 하나면 한자리 리간드(NH₃, H₂O), 둘 이상이면 여러자리(다좌) 리간드라 하고, 다좌 리간드가 만든 고리형 착물을 킬레이트라고 불러요. 이름은 '게의 집게발'을 뜻하는 그리스어에서 왔어요(Morgan & Drew, 1920).
킬레이트 효과
예를 들어 [Ni(en)₃]²⁺는 [Ni(NH₃)₆]²⁺보다 안정도 상수가 훨씬 커요. 리간드 1개가 물 분자 여러 개를 밀어내면서 용액 속 입자 수가 늘어 엔트로피가 증가하기 때문이에요. 5원자·6원자 고리가 가장 안정해요.
대표 킬레이트제와 활용
- EDTA: 6자리 리간드로 Ca²⁺, Mg²⁺ 적정(물의 경도 측정), 납 중독 치료, 식품 보존에 써요.
- 의약: 디머캅롤(BAL)은 비소·수은, 데페록사민은 철 과부하 치료에 쓰여요.
- 환경: 키토산 같은 아미노기 함유 고분자가 중금속과 착물을 만들어 폐수에서 제거해요(→ 흡착, 탈아세틸화).
- 생체: 헤모글로빈의 헴은 포르피린이 철을, 엽록소는 마그네슘을 킬레이트한 구조예요.
캠퍼스다운 자료실에는 이 이론을 다룬 자료도 있어요: 「학술제 탐구 계획서: 키토산 추출 및 키토산의 중금속 흡착력 연구, 탈아세틸화와 앙금 비교」.
이 이론을 다룬 레포트·발표 자료는 캠퍼스다운 자료실의 '킬레이트' 레포트 검색에서 찾아볼 수 있어요.
참고문헌
- Morgan, G. T., & Drew, H. D. K. (1920). Researches on residual affinity and co-ordination. Part II. Journal of the Chemical Society, Transactions, 117, 1456-1465.
- Schwarzenbach, G. (1952). Der Chelateffekt. Helvetica Chimica Acta, 35(7), 2344-2359.
- Housecroft, C. E., & Sharpe, A. G. (2018). Inorganic Chemistry (5th ed.). Pearson.
- Flora, S. J. S., & Pachauri, V. (2010). Chelation in metal intoxication. International Journal of Environmental Research and Public Health, 7(7), 2745-2788.