안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
고려청자의 비색은 유약 속에 포함된 철 이온이 주변 산소 원자들과 결합하여 형성하는 무기 착물의 에너지 상태 변화로 설명할 수 있습니다. 핵심 원리는 가마 내부를 산소가 부족한 상태로 만드는 환원 소성 과정에서 시작됩니다. 이 과정을 통해 유약 속 철 이온은 3가에서 2가 상태로 환원되며, 주변의 리간드들과 배위 결합을 형성하여 특정 구조의 착물을 이룹니다.
무기 화학의 결정장 이론에 따르면, 중심 금속인 2가 철 이온 주위를 리간드가 둘러싸게 되면 동일한 에너지 준위에 있던 d-오비탈들이 에너지가 높은 궤도와 낮은 궤도로 갈라지게 됩니다. 이렇게 나누어진 궤도 사이의 에너지 간격을 결정장 갈라짐 에너지라고 부릅니다. 2가 철 이온이 형성한 착물은 가시광선 영역 중에서 상대적으로 에너지가 낮은 붉은색 계열의 빛을 흡수하여 전자를 낮은 궤도에서 높은 궤도로 들뜨게 만듭니다.
빛의 흡수 현상이 일어나면 우리 눈에는 흡수된 색을 제외한 나머지 파장의 빛이 보이게 되는데, 붉은색의 보색 관계에 있는 푸른색과 녹색 계열의 빛이 반사되어 청자 특유의 은은한 색감을 만들어냅니다. 즉, 청자의 푸른빛은 철 이온의 d-오비탈 갈라짐 에너지가 가시광선의 특정 파장과 일치하면서 나타나는 광학적 결과물입니다. 결국 고려청자의 발색은 철의 산화 상태와 배위 구조, 그리고 그에 따른 전자 전이 에너지가 완벽하게 조화를 이룬 무기 착물 화학의 정수라고 할 수 있습니다.