불꽃 반응에서 금속 이온마다 서로 다른 색이 나타나는 근본적인 이유는 무엇인가요?

Question

안녕하세요. 불꽃반응은 금속 원소가 포함된 시약을 불꽃에 넣었을 때, 그 불꽃이 금속 특유의 색을 나타내는 현상을 말하는데요 불꽃 반응이 일어날 때 금속 이온의 종류에 따라서 서로 다른 색이 나타나는 근본적인 이유는 무엇인지 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요.

불꽃 반응에서 금속 이온마다 서로 다른 색이 나타나는 이유는 원자 내 전자가 들뜬 상태로 전이되었다가 다시 안정된 상태로 돌아올 때 방출되는 빛의 에너지가 금속마다 다르기 때문입니다.

금속 원자는 각각 고유한 전자 배치를 가지고 있고, 전자가 존재할 수 있는 에너지 준위 또한 원소마다 다릅니다. 불꽃 속의 높은 열 에너지를 받으면 금속 원자나 이온의 일부 전자가 낮은 바닥상태에서 더 높은 준위의 들뜬상태로 이동합니다. 이후 전자는 안정된 상태로 되돌아오면서 여분의 에너지를 빛의 형태로 방출하게 되는데, 이때 방출되는 빛의 에너지는 두 준위 간의 에너지 차에 해당하는데 이 에너지 차는 원자마다 다르기 때문에, 방출되는 빛의 파장도 다른 것입니다. 즉 각 금속 이온의 전자 구조가 다르기 때문에 방출되는 빛의 파장이 다르고, 그에 따라 사람의 눈에는 서로 다른 색으로 인식되는 것입니다. 감사합니다.