밤에 바닷가 모래사장에서 불꽃놀이를 할 때 불꽃의 색이 다양하게 나타나는 것을 볼 수 있는데요. 어떤 원리에 의해서 이렇게 다양한 색의 불꽃을 낼 수 있나요?

Question

밤에 바닷가 모래사장에서 불꽃놀이를 할 때 불꽃의 색이 다양하게 나타나는 것을 볼 수 있는데요. 어떤 원리에 의해서 이렇게 다양한 색의 불꽃을 낼 수 있나요?

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

불꽃놀이에서 나오는 색깔은 금속 원소가 열을 받아 빛을 내는 불꽃 반응과 전자의 에너지 준위 이동 때문입니다.

폭죽 속 화약이 터지며 발생하는 고온의 열에너지를 금속 원자가 흡수하면 바닥 상태에 있던 전자가 에너지가 높은 들뜬 상태로 전이 되어 올라가게 되고, 들뜬 상태의 전자는 매우 불안정하기 때문에 순식간에 다시 원래의 낮은 에너지 상태이 바닥 상태로 내려 가게 됩니다. 이렇게 전자가 떨어질 때 두 준위 간의 에너지 차이 만큼 전자기파를 방출하는데, 이 에너지가 눈으로 볼 수 있는 가시광선 영역일 때 색깔을 띠게 됩니다. 금속마다 고유한 전자 구조를 가지고 있어 에너지 격차가 제각각 다르므로 불꽃의 색도 달라집니다.

스트론튬과 리튬은 붉은색을 나타내고, 나트륨 노란색, 바륨 초록색, 칼륨은 보라색을 나타나게 됩니다.