안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
불꽃반응은 열에너지를 흡수한 금속 원자의 전자가 들뜬 상태로 이동했다가, 다시 안정된 바닥 상태로 돌아오는 과정에서 특정 파장의 빛을 방출하는 원리로 일어납니다.
금속 물질을 불꽃에 넣으면 원자가 열에너지를 흡수하여, 이 에너지로 인해 낮은 에너지 준위에 있던 전자가 더 높은 에너지 준위의 전자 껍질로 뛰어오릅니다. 들뜬 상태는 에너지적으로 매우 불안정함에 따라 전자는 순식간에 원래의 낮은 에너지 준위로 다시 떨어집니다. 전자가 낮은 에너지 준위로 떨어질 때, 두 에너지 준위의 차이만큼에 해당하는 에너지를 빛의 형태로 외부로 방출합니다. 원소마다 원자 구조와 전자 배치가 다르기 때문에, 전자 껍질 사이의 에너지 간격이 모두 제각각입니다. 방출되는 빛의 파장이 가시광선 영역에 속하면 우리 눈에 고유한 불꽃색으로 보이게 됩니다.
리튬이나 스트론튬은 빨간색 영역에 위치하고, 나트륨은 선명한 노란색을 띱니다. 구리는 청록색 영역의 파장을 방출하며 칼륨은 보라색 영역의 파장을 방출합니다.