가스레인지의 불꽃 조절기를 조절할 때 산소 공급이 충분하면 푸른색 불꽃이 일어나고 산소가 부족하면 주황색 불꽃이 나타나는데 왜 그런 것일까요?

Question

가스레인지의 불꽃 조절기를 조절할 때 산소 공급이 충분하면 푸른색 불꽃이 일어나고 산소가 부족하면 주황색 불꽃이 나타나는데 왜 그런 것일까요?

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

가스레인지 불꽃의 색상은 연소 반응 시 형성되는 방출 물질과 화학적 발광 반응의 차이에 의해 결정됩니다. 산소 공급량이 충분하면 완전 연소를 하여 분자 라디칼 발광에 의해 푸른색을 띠고, 산소가 부족하면 불완전 연소에 의해 미연소 탄소 입자의 흑체 방사에 의해 주황색을 띱니다.

완전 연소는 연료를 충분한 산소와 반응하면 물과 이산화탄소가 생성되며, 화학 반응 중간 과정에서 생성된 탄소 이량체 및 CH 분자 라디칼이 들뜬 상태가 되었다가 바닥 상태로 떨어지면서 파장이 짧은 푸른색 영역의 가시광선 에너지를 방출하기 때문에 푸른색을 띱니다. 반면 불완전 연소는 산소가 부족하면 연료 내 탄소가 가스로 완전히 산화되지 못하고, 미세한 그을음이라고 하는 고체 탄소 입자로 남게 됩니다. 이 고체 탄소 입자들이 불꽃의 열에 의해 가열되면서 파장이 긴 영역의 흑체 방사를 일으킵니다. 이때 붉은색, 주황색, 노란색 빛이 강하게 방출됩니다. 이때 열효율이 떨어지고 연소 과정에서 유독 가스인 일산화탄소와 냄새, 냄비 바닥의 검은 그을음을 유발합니다.