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알록달록 가을 단풍 속, 어떤 화학 비밀이 숨어 있을까?

2016년 9월 29일

 LG화학 대학생 에디터 4기 이혜령 PEN NAME : 헤롱 / 22, 신소재공학 - 화학이 어렵고 재미없다구요? 화학에 헤롱헤롱 취하게 해드리겠습니다!

바야흐로 단풍이 아름다운 계절, 가을이 찾아왔습니다. 가을 단풍을 보고 있노라면 왜 단풍이 드는 건지 궁금한 생각이 드는데요. 오늘 저 헤롱이가 가을 단풍 속 숨어있는 화학 이야기를 알려드리겠습니다!


  • 알록달록 가을을 물들이다! 단풍 속 화학

단풍이 아름다운 계절! 가을이 찾아왔습니다. 녹색 잎이 붉게, 노랗게 변하면 단풍이 들었구나~하시죠? 하지만! 단풍 속에도 화학이 숨어있다는 사실, 알고 계신가요? 잎 속에는 엽록소, 카로틴, 크산토필 등 여러 색소가 들어있습니다. 그런데도 불구하고! 잎이 초록색인 이유는? 잎 속의 색소 중 수가 가장 많은 엽록소가 초록색을 띄기 때문입니다. 그렇다면 다른 색소들은? 다른 색소들은 봄여름 내내 짙은 엽록소 그늘에 묻혀 보이지 않습니다. 가을이 되어 기온이 내려가게 되면 온도에 약한 엽록소가 파괴되며 겉으로 드러나게 됩니다.초록색(엽록소+카로틴or크산토필), 빨간색(안토시아닌 색소-생성), 노란색(카로틴 색소-노출),갈색(크산토필 색소-노출) 엽록소 소멸! 즉, 엽록소 때문에 보이지 않던 카로틴, 크산토필 등의 색소가 나타나고 안토시아닌이 생성되어 단풍잎이 생성됩니다. 색소의 종류에 따라 단풍잎의 색깔이 달라지게 되는 것이죠!노출되는 다른 색소들과 다르게 생성되는 안토시아닌! 이 안토시아닌은 다른 색소들과 확연히 두드러지는 차이점이 있는데요. 그것은 바로 pH(산성도)에 따라 색이 변한다는 것입니다. 위의 사진에서 확인할 수 있듯이 주변 환경이 산성일 때 안토시아닌은 붉은색을 띄게 됩니다.여기서 두가지 궁금증이 생길 수 있습니다! 첫번째. 가을엔 주변환경이 산성을 띈다? 두번째. 안토시아닌은 어떤 원리로 붉은색을 띄는 걸까? 두 궁금증에 대한 해답 또한 화학 속에서 찾을 수 있습니다.첫번째. 가을엔 주변 환경이 산성을 띈다? 가을철이 되면 나무는 월동 준비를 위해 떨켜(Abscission Layer)를 형성합니다. 광합성으로 생성된 양분은 떨켜 때문에 줄기로 이동하지 못하고 잎내에 남게 되어 잎내 산성도가 증가하게 됩니다.두번째, 안토시아닌은 어떤 원리로 붉은색을 띄는 걸까? 해답의 열쇠는 안토시아닌의 분자구조에 있습니다. 이와 같은 구조는 주변 환경이 산성이냐 염기성이냐에 따라서 분자의 구조가 안정되도록 변하게 됩니다.양자역학 이론에 따르면 원자나 분자의 에너지는 특정한 값만 가질 수 있도록 양자화 되어있습니다. 에너지가 양자화되어 있다는 말은 간단히 말하면 에너지가 불연속적이라는 것입니다. 더 쉽게 설명해볼까요? 에너지는 경사면이 아닌 계단과 같습니다. 첫번째 계단과 두번째 계단에 서있을 수 있지만 1.5계단에 서있을 수 있을까요? 없습니다. 즉, 첫번째 계단 두번째 계단처럼 에너지를 특정하게 갖는 것을 양자화라고 합니다.한 마디로! 주변 환경에 따라 달라지는 안토시아닌의 안정된 분자구조에 맞는 특정한 에너지 값이 존재한다는 것! 특정 분자 에너지=특정 빛에너지이면 빛의 흡수가 일어나 흡수된 파장의 보색이 우리 눈에 들어오게 되는 것입니다.(Paul Hudson.flicker.com)틀린 그림 찾기 한 번 해볼까요?(산성도에 따른 안토시아닌의 안정된 분자구조와 색상) 이렇듯 ph(산성도)에 따라 안토시아닌의 안정된 구조가 달라지면 지배하는 색이 달라지므로 다양한 색이 나타나는 것입니다.종합해보자면! 가을이 되면 잎내 산성도가 증가하여 잎이 산성을 띄게 됩니다. 산성에 안정된 안토시아닌의 분자 구조가 지배하는 색의 붉은색으므로 우리는 가을에 붉은 단풍잎을 볼 수 있을 것입니다.Tip. 일교차가 클수록 단풍이 아름답게 물든다! 광합성을 통해 만들어진 영양분(당)은 기온이 떨어지면서 줄기로의 이동이 느려집니다. 잎내에 당이 많을수록 안토시아닌과 당이 결합해 단풍색이 더 맑고 밝아진다는 사실!겨울나기를 위한 나무의 지혜로움이 담긴 단풍에 대해 알아보았습니다. 어렵지만 너무나 신기한 단풍 속 숨겨진 화학이야기! 올 가을엔 단풍 놀이 어떠신가요?알록달록 가을을 물들이다! 단풍 속 화학

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