컵 표면에 내용물의 온도로 인해서 색상이 변하는 것은 어떤 화학적인 원리인가요?

Question

제가 선물 받은 컵 중에 하나는

컵에 차가운 물, 음료가 들어오면

흰색이었던 꽃잎이 분홍색으로 바뀌게 되어서

이쁜데 이런 현상은 어떤 화학적 혹은 과학적 원리가 적용된 것인가요?

Answer 1

안녕하세요.

온도에 민감하여 색상이 변하는 컵은 서모크로믹(thermochromic) 색소의 화학적 특성을 활용한 기술에 기반을 두고 있습니다. 이 색소는 온도 변화에 따라 자신의 화학 구조를 변형시켜 빛의 흡수 및 반사 특성이 변경되므로 컵의 꽃잎이 특정 온도에서 분홍색으로 변하는 현상이 관찰됩니다.
서모크로믹 색소의 화학적 반응 과정은 일반적으로 레우코 염료(leuco dyes)와 developer 사이의 반응에 의해 이루어집니다. 레우코 염료는 특정 온도에서 색이 변하는 능력을 가지고 있는 반면 개발자는 이 염료가 반응할 수 있는 화학적 환경을 제공합니다. 이들은 온도가 낮을 때는 불투명한 상태를 유지하나, 온도가 상승하면 투명한 상태로 변환되어 아래에 존재하는 색층을 드러냅니다. 이 과정은 다음과 같은 화학 반응식으로 표현될 수 있습니다 :

Leuco dye (colored) ⇌ Leuco dye (colorless) + Heat

온도가 변할 때마다 이 역동적 균형이 조절되어 색소의 가시적인 색상이 변화합니다. 이는 꽃잎이 차가운 물이 닿았을 때 분홍색으로 변하는 현상을 설명해 줍니다.

Answer 2

안녕하세요. 정철 박사입니다.

열감응성 염료라하여 열에의해서 분자배열이 변하게 되면서 본래의색과 다른 색이 나오다가 본래의 온도로 돌아오면 복구되는 현상을 이용한 것입니다

Answer 3

안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.

온도에 따라 색상이 변하는 이유는 유리컵에 칠해져있는 안료의 분자구조가 변하기 때문입니다. 이렇게 온도에 따라 색상이 변하는 염료는 시온 안료 라고 합니다.

안료속의 특정한 물질이 고체상태로 존재하다가 온도가 올라가게 되면 액체 상태로 변하게 되는데 이때 색상도 함께 변하게 됩니다. 시간이 흘러 온도가 떨어지면 해당 안료가 고체가 되면서 색상이 원래의 색으로 바뀌게 되는 원리 입니다.

그럼 답변 읽어주셔서 감사드리며, 도움이 되셨다면 '추천'과 '좋아요' 부탁드리겠습니다. 추가로 궁금하신 사항이 있으시면 언제든지 댓글달아주시면 답변 드리겠습니다:)