안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
중화적정 실험에서 지시약의 색이 변하는 것은 화학반응으로 분자 구조가 바뀌면서 나타나는 물리적인 빛의 흡수와 반사 현상 때문입니다.
태양빛이나 형광등 같은 백색광은 다양한 파장의 빛이 섞여 있는 전자기파입니다. 어떤 물질이 색을 띠는 이유는 물질 속 전자가 특정 파장의 빛에너지를 흡수하고, 흡수되지 않은 나머지 파장의 빛이 반사되어 우리 눈에 들어오기 때문인데, 이때 전자가 흡수하는 빛의 파장은 전자의 에너지 준위 격차에 따라 결정됩니다.
중화반응으로 인해 용액 속 수소 이온 농도가 바뀌면 지시약 분자의 구조가 변하고, 분자 구조가 바뀌면 전자가 가질 수 있는 에너지 준위 격차도 달라지게 됩니다. 지시약이 페놀프탈레인 일 때, 산성 상태일 때는 이 격차가 커서 눈에 보이지 않는 자외선 영역의 파장을 흡수하기 때문에 우리 눈에는 아무 색도 없는 무색으로 보입니다.
반면, 염기성이 되면 구조가 변하면서 격차가 줄어들어 가시광선 영역의 특정 파장을 선택적으로 흡수하게 되고, 그 결과 흡수되지 않고 남은 파장의 빛이 우리 눈에 반사되어 들어오면서 붉은색으로 보이게 되는 것입니다.