불꽃 반응

1. 개요2. 예시3. 목록4. 원리

1. 개요

영화 <엘리멘탈>의 예고편

불꽃 반응이란 어떤 금속을 포함한 화합물을 겉불꽃에 넣었을 때 그 불꽃의 색이 금속의 종류에 따라 변하는 현상이다. 이러한 불꽃의 색은 금속 종류에 따라 다르므로, 이를 거꾸로 이용하여 어떤 화합물을 불꽃에 넣었을 때 나오는 색을 보면 금속 종류를 파악할 수 있다. 실제로 불꽃 반응의 영문명은 금속 검출 방법이라는 점 때문에 flame test이다. 참고 색깔이 비슷해 보여도 분광기를 통해 스펙트럼을 분석하면 차이를 알아낼 수 있다.

2. 예시

우리 생활에서 가장 쉽게 불꽃 반응을 확인할 수 있는 방법은 바로 가스레인지에 소금물을 묻혀 보거나 정 안 된다면 소금을 직접 던져 보는 것[1]이다. 식용 소금은 대개 염화나트륨으로 구성되어 있기 때문에 나트륨에 의한 노란색이 나타난다. 참고로 이렇게 나오는 노란색은 파장이 589.29 nm인 나트륨의 고유한 특징으로서 소듐 D-선(sodium D-lines)이라고 부르는데, 이 빛이 우리가 밤에 길거리에서 자주 볼 수 있는 노란색 가로등 불빛이다.참고 그 외에도 유명한 색으로는 진홍색의 스트론튬, 청록색의 구리 등이 있다.

캠프파이어에 여러 금속 혼합물을 넣어서 불꽃 색깔을 다채롭게 하는 캠핑용품이 있다.

3. 목록

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족

주기

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원자 번호	원소	색상
3	리튬	빨간색
4	베릴륨	아이보리
5	붕소	연두색
11	나트륨	노란색
12	마그네슘	하얀색
13	알루미늄	은백색
15	인	청록색
16	황	파란색
19	칼륨	보라색, 분홍색
20	칼슘	주황색
21	스칸듐	탁한 주황색
22	티타늄	흰색
24	크로뮴	은색
25	망간	연두색 [2]
26	철(II)	금색
26	철(III)	오렌지색
27	코발트	밝은 흰색
28	니켈	흰색
29	구리	청록색 [3]
30	아연	아쿠아마린, 노란색
33	비소	하늘색에 가까운 파란색
34	셀레늄	파란색
37	루비듐	핫핑크, 제비꽃
38	스트론튬	크림슨
39	이트륨	카민
40	지르코늄	빨간색
41	나이오븀	청록색 [4]
42	몰리브데넘	송화색
48	카드뮴	벽돌색
49	인듐	남색
50	주석	담청색, 담자색
51	안티모니	허니듀
52	텔루륨	연한 녹색
55	세슘	청자색
56	바륨	황록색
58	세륨	노란색
65	터븀	터키석
72	하프늄	흰색
73	탄탈럼	파란색
74	텅스텐	초록색
80	수은	빨간색
81	탈륨	초록색
82	납	파우더블루
83	비스무트	바다색
88	라듐	크림슨

4. 원리

기본적인 원리는 불꽃에 의해 금속 원자 내지 이온의 최외각 전자가 들떴다가 다시 내려 오면서 방출하는 방출 스펙트럼이다. 그렇기 때문에 원자에 따라서 최외각 오비탈 간 에너지 차이에 해당하는 불빛이 나오고, 대개 레이저와 같이 단일 파장의 빛이 나오게 된다. 예컨대 소듐 불꽃에서 나오는 589.29 nm는 최외각 오비탈인 3s 오비탈에서 3p 오비탈로 들뜬 전자가 다시 3s 오비탈로 내려오면서 방출하는 빛이다. 더욱 자세한 분광실험에서는 단일 파장이 아닌 두 파장으로 나타나는데, 이는 스핀-궤도 결합에 의한 것으로, 소듐의 경우 588.9950 nm와 589.5925 nm에서 나타난다.

[1] 이 경우 소금이 튈 수 있음에 유의.[2] 다소 탁한 색이다.[3] 초록색에 가깝다.[4] 구리보다는 파란색에 가깝다.

불꽃 반응

1. 개요

2. 예시

3. 목록

4. 원리

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