자연계와 인공적으로 만들어진 색을 띤 물체들을 우리가 많이 보고 있습니다. 왜 이들 물체들이 색을 가지고 있을까요? 여러 가지 이유가 있습니다. 첫째로 나노물질의 경우에는 상당히 이해하기 어려운 양자화학의 이론이 필요하므로 간단하게 설명하고 넘어 가겠습니다. 금은 노란색을 띠고 있지만 크기를 20nm 이하로 줄이게 되면 빨간색을 띠게 되며 나노 크기의 은 입자의 색은 노랗습니다. 그리고 반도체로 사용되는 CdSe 나노 입자의 색은 크기가1.2nm에서 12nm로 증가함에 따라 청색에서 초록, 노란색을 거처 빨간색으로 변하므로 이들 입자들이 포함된 용액에서 무지갯빛 형광이 방출됩니다.

두 번째 경우는 파란 하늘과 파란 바다 등에서 볼 수 있는 빛의 산란 및 흡수 현상입니다. 태양에서 나온 가시광선들이 지구 대기에 의하여 산란되어 파장이 짧은 파란빛 계통이 우리 눈으로 들어오게 되므로 하늘이 파랗게 보이는 것이고 저녁에는 각도가 작아지므로 간 파장의 빨강 빛이 주로 들어오므로 노을이 빨간 이유입니다. 물이 바다처럼 많아지면 긴 파장의 빛은 흡수되어 사라지고 짧은 파장의 빛이 산란되므로 파랗게 보이는 것입니다.

마지막 세 번째가 중요합니다. 색을 가지고 있는 물체에 특정 가시광선을 흡수하는 물질이 포함되어 있는 것입니다. 예를 들면 빨간색을 띠는 헤모글로빈, 녹색의 엽록소, 그리고 노란색, 빨간색을 띠는 물질들이 자연계에 존재하고 있습니다. 예를 들면 11 시스 레티널, 안토시아닌, 크산토필, 카로틴 등이 색을 가지고 있습니다.

엽록소의 흡수 스펙트럼

엽록소는 보랏빛과(400-500nm) 빨강 빛을(600-700nm) 흡수하고 녹색 빛은(500-600nm) 반사하므로 녹색으로 보이는 것입니다.

엽록소의 구조

엽록소의 구조를 살펴보면 C〓C 이중결합이 공액으로 배치되어 있습니다.

C〓C 이중결합이 공액으로 배치된 물질 즉 엽록소, 헤모글로빈, 크산토필, 레티널 등이 색을 가지게 되는 것입니다. 그리고 C〓C 이중결합의 개수에 의하여 다른 색이 나타나게 됩니다. 그러므로 에틸렌, 1,3-부타디엔, 1,3, 5-헥사트리엔, 1, 3, 5, 7-옥타테트라엔 등의 순으로 흡수되는 빛의 파장이 길어지게 되므로 C〓C 이중결합의 개수가 증가하면 무색에서 노란색을 거쳐 짤 강색을 지나 녹색으로 바뀌게 됩니다. 이상은 주로 유기물질의 색에 대한 이론이며 전이금속 화합물들의 경우에는 LF(ligand field), CT(charge transfer), 및 IL(intra ligand) 천이에 의한 색이 관찰됩니다.