하얀 설탕을 녹이면 갈색이 되고 그대로 굳히면 다시 하얀색으로 돌아오지 않는 이유가 있나요?

Question

안녕하세요.

하얀 설탕을 녹이면 갈색이 되고 그대로 굳히면 다시 하얀색으로 돌아오지 않는 이유가 따로 있나요?

고체가 액체가 되면서 분자결합에 의해 색이 변한 것인지, 그냥 탄화현상인지 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 과학전문가입니다.

갈색이 되고 다시 돌아오지 않는 다는 것은 비가역적 화학 반응이 일어났음을 의미합니다.

녹고, 고체화되는 물리적 현상이 아니라는 뜻이지요.

보통 이렇게 우리를 헷갈리게 하는 물질은 그 화학반응 온도가 녹는점(융점)보다 낮거나 비슷합니다.

흔히 말하는 설탕, 수크로스라고 하는데 그 순수물질의 융점은 186도이고, 갈색으로 변한다고 하는 화학반응은 잘 알다싶이 카라멜라이징 이라고 부르며 약 130~160도에서 일어납니다. 즉, 우리가 먼저 관찰하는건 카라멜라이징이지요.

카라멜 라이징이 다 끝나기전에 융점에 도달하면서 녹으며 섞이기도 하고, 설탕이 가수분해되어 만들어지는 과당, 포도당의 융점도 각각 104도, 146도로 낮아서 오해가 만들어질 수 있겠네요.

Answer 2

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

하얀 설탕을 녹일 때 갈색이 되는 것은, 설탕 분자가 열에 의해 분해되어 탄소와 수소가 분리되고, 탄소가 산화되어 색이 변하는 것 때문입니다. 이 과정에서 생성된 화합물이 갈색 색소인 멜라닌과 같은 화합물이기 때문에, 설탕이 녹아 갈색이 된 것입니다.

그러나, 굳히게 되면 다시 하얀색으로 돌아오지 않는 이유는, 이 과정에서 생성된 멜라닌과 같은 화합물이 설탕 분자 내부에 녹아들어 하얀색 설탕 분자 내부에서 색소가 형성되기 때문입니다. 이 색소는 분자 내부에 녹아들어 있어서, 설탕이 다시 결정화되어도 색이 변하지 않습니다. 따라서, 설탕이 갈색으로 변한 후에는, 다시 하얀색으로 돌아오는 것은 불가능합니다.