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수려한집게벌레191
태양빛에 오래 노출된 물건의 색이 바래는 이유는 어떤 화학 변화 때문인지 궁금합니다.
안녕하세요~ 종이나 물건들이 햇빛에 오래 두면 색이 바래잖아요~
이렇게 태양빛에 오래 노출된 물건의 색이 바래는 이유는 어떤 화학 변화 때문인지 궁금합니다.
3개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
태양빛에 오래 노출된 물건의 색이 바래는 현상은 단순히 빛이 약해져 보이는 착시가 아니라, 실제로 물질 내부에서 화학적 변화가 일어나기 때문입니다. 태양광에는 가시광선뿐 아니라 자외선과 적외선이 포함되어 있는데, 특히 자외선은 색을 내는 분자의 구조를 직접적으로 파괴하는 강한 에너지를 가지고 있습니다.
색을 내는 물질은 보통 염료나 안료인데, 이들의 색은 특정한 화학 구조가 빛을 흡수하고 반사하는 방식에 의해 결정됩니다. 그런데 자외선이 이 구조를 끊거나 변형시키면, 원래의 빛 흡수·반사 특성이 달라져 색이 옅어지거나 다른 색으로 변합니다. 이를 광분해라고 부릅니다.
또한 햇빛에 노출된 물체는 공기 중의 산소와도 쉽게 반응합니다. 자외선은 산소를 활성화시켜 산화 반응을 촉진하는데, 이 과정에서 색소가 산화되어 새로운 화합물로 바뀌면서 색이 바래거나 누렇게 변색됩니다. 종이, 플라스틱, 섬유 같은 소재가 햇빛에 오래 있으면 색이 바래는 이유가 바로 이 산화와 광분해가 동시에 일어나기 때문입니다.
결국 색이 바래는 것은 빛과 산소가 색소 분자를 화학적으로 변형, 분해하는 과정이며, 이는 되돌릴 수 없는 변화입니다. 그래서 오래된 책 표지가 갈색으로 변하거나, 옷감이 햇빛에 닿아 색이 옅어지는 현상이 나타나는 것입니다.
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채택된 답변안녕하세요.
말씀해주신 것처럼 태양빛에 물건이 오래 노출될 경우 색이 바래는 현상을 흔히 볼 수 있는데요, 이는 자외선이 물질의 색을 내는 분자 구조를 화학적으로 변화시키는 광분해 현상을 유발하기 때문입니다.
물체의 색은 기본적으로 염료나 색소 분자가 특정 파장의 빛을 흡수하고 나머지 빛을 반사하면서 나타납니다. 그런데 햇빛에는 가시광선뿐 아니라 고에너지의 자외선이 포함되어 있는데요, 자외선은 분자의 화학 결합을 끊을 수 있을 정도로 에너지가 높다보니 색소 분자에 흡수되면 분자의 구조가 변형될 수 있습니다. 이때 색소 분자 안에는 보통 공액 이중결합 구조가 존재하는데요 이 구조는 여러 개의 이중결합이 서로 연결된 형태입니다. 이 구조가 특정 파장의 빛을 흡수하면서 색을 만들어 내고 있는데, 자외선이 이 구조에 에너지를 전달하면 이중결합이 끊어지거나 분자의 배열이 변형될 수 있습니다. 결과적으로 원래 빛을 흡수하던 방식이 달라져서 색이 약해지거나 거의 무색에 가까운 물질로 변하게 되는 것입니다. 또한 자외선은 공기 중의 산소와 만나 산화반응을 촉진하는데요 색소 분자가 자외선에 의해 활성화되면 산소와 반응하여 과산화물이나 산화된 분자로 변하게 됩니다. 빛에 의한 산화가 일어나면 색소 분자의 전자 구조가 변하면서 더 이상 특정 파장의 빛을 흡수하지 못하게 되어 색이 점점 사라지게 되는 것입니다. 언급해주신 종이의 색이 바래는 현상은 이 과정이 특히 잘 나타나는데요, 종이의 경우에는 색소뿐 아니라 종이의 주성분인 셀룰로오스도 자외선에 의해 일부 분해되거나 산화됩니다. 그 결과 색소 분자가 손상될 뿐 아니라 종이 자체도 누렇게 변하는 경우가 많은 것이며 옷감이나 플라스틱도 마찬가지로 색소 분자의 광분해와 산화 반응이 반복되면서 색이 점점 옅어지는 것입니다. 감사합니다.
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.
결론부터 말씀드리면 햇빛속의 자외선이 제품의 색깔을 나타내는 분자의 결합을 끊어버리기 때문입니다. 자외선과 함께 주변의 산소가 추가 되면 이러한 분해 속도가 빨라지는데 이를 광산화, 광분해 라고 부릅니다.
종이의 경우는 목재로부터 만들어졌기에 목재펄프 내의 리그닌 이라는 성분이 이 광산화 작용으로 인해 색상이 점점 짙어지게 되는데 그래서 종이가 햇빛속에서 특히나 하얀색에서 노란색으로 바뀌는 원인 입니다.
그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다~! 더 궁금한게 있으시면 언제든지 문의 주십시요:)