안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
리트머스 종이가 색을 변화시키는 요인은 종이에 스며든 리트머스 이끼 추출물 속 핵심 분자인 아졸릿민의 화학 반응 때문입니다. 산성 용액에는 수소 이온이 풍부한데, 종이가 산성에 닿으면 아졸릿민 분자에 수소 이온이 결합하는 양성자화가 일어납니다. 이로 인해 분자의 전자 배치가 변하면서 청록색 빛을 흡수하고 붉은색을 반사하게 됩니다.
반대로 염기성 용액에는 수산화 이온이 풍부해서 용액이 분자에 붙어있던 수소 이온을 빼앗아 가는 탈양성자화가 발생합니다. 수소 이온을 잃고 음이온 형태로 구조가 바뀐 분자는 빛의 흡수 파장이 달라져 우리 눈에 푸른색으로 보이게 되는 원리입니다.
참고로 완벽한 산성이나 염기성이 아닌 pH 7 근처의 중성 상태에서는 붉은색을 띠는 분자와 푸른색을 띠는 분자가 섞여서 존재하기 때문에, 리트머스 종이가 보라색을 띠게 됩니다.