염소계 표백제나 산소계 표백제는 유기 화합물 형태의 때나 색소 분자에 산소를 공급하여 구조를 파괴하거나 전자를 빼앗아 흰색으로 변하게 만드는 산화 원리가 무엇인가요?

Question

이충흔 · Accepted Answer

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.염소계 표백제(락스 등)와 산소계 표백제(과탄산소다 등)가 때나 색소 분자를 제거하는 핵심 원리는 물질의 화학 구조를 근본적으로 변화시키는 산화 반응에 있습니다. 유기 화합물 형태의 색소나 때는 대개 탄소 원자들이 이중 결합으로 길게 연결된 공액 구조를 가지고 있는데, 이 구조가 특정 파장의 가시광선을 흡수하고 반사하면서 우리 눈에 색깔로 보이게 됩니다. 표백제는 이 취약한 탄소 이중 결합을 집중적으로 공략합니다.​산소계 표백제는 물과 만나면 분해되면서 활성산소나 과산화이온을 방출합니다. 이 강력한 산소 성분들이 색소 분자에 직접 결합하면서 탄소 사이의 이중 결합을 단일 결합으로 깨뜨리거나 구조를 조각냅니다. 염소계 표백제의 주성분인 차아염소산나트륨 역시 물 속에서 강력한 산화력을 가진 차아염소산을 형성하며, 색소 분자로부터 전자를 강제로 빼앗아 오거나 염소 원자를 분자 구조에 끼워 넣어 기존의 결합을 파괴합니다.​전자를 빼앗기거나 산소와 결합하여 이중 결합 구조가 파괴된 색소 분자는 더 이상 가시광선을 흡수하지 못하고 모든 빛을 반사하게 됩니다. 이로 인해 우리 눈에는 색이 사라진 흰색으로 보이게 되는 것입니다. 즉, 표백은 때를 물리적으로 떼어내는 것이 아니라, 빛을 흡수하는 화학적 구조를 망가뜨려 투명하게 만들거나 빛을 온전히 반사하도록 분자를 변형시키는 과정입니다.

김지호 · Answer

안녕하세요.염소계 표백제와 산소계 표백제가 얼룩이나 색소를 없애는 원리는 산화인데요, 색을 내는 분자의 화학 구조를 변형하거나 전자를 빼앗아 빛을 흡수하는 능력을 잃게 만드는 과정이라고 보시면 되겠습니다.우리가 색을 보는 이유는 색소 분자 안에 공액 이중결합같은 전자 구조가 있어서 특정 파장의 빛을 흡수하기 때문인데요, 예를 들어 음식 얼룩, 와인 얼룩, 땀 얼룩 등 유기 색소는 이런 구조를 가진 경우가 많습니다. 이때 표백제가 작용하면 이 구조가 깨지는데요, 염소계 표백제는 물속에서 차아염소산을 형성하며 강한 산화제로 작용하며, 산소계 표백제는 활성산소를 만들어 산화 작용을 일으킵니다. 이 산화 과정에서 색소 분자의 전자가 재배열되거나 이중결합이 끊어지면, 원래 특정 빛을 흡수하던 구조가 사라지며, 더 이상 색을 띠지 못해 무색 또는 흰색처럼 보이게 되는 것입니다. 예를 들어 과산화수소의 경우 분해되며 활성 산소를 만들 수 있고, 이 활성 산소가 색소 분자를 산화하며, 염소계 표백제는 표백 효과가 매우 강하지만 섬유 자체를 손상시키기 쉽고, 산소계 표백제는 상대적으로 섬유 손상이 적어 색 있는 옷에도 일부 사용 가능합니다. 감사합니다.