1. 개요
| 영화 <엘리멘탈>의 예고편 |
Flame test
불꽃 반응이란 어떤 금속을 포함한 화합물을 겉불꽃에 넣었을 때, 그 불꽃의 색이 금속의 종류에 따라 달라지는 현상이다. 각 금속은 고유한 불꽃 색을 방출하므로, 불꽃의 색을 보고 그 화합물에 어떤 금속이 포함되어 있는지 확인할 수 있다. 이렇게 불꽃 반응을 이용하여 금속을 구분할 수 있기 때문에 불꽃 반응의 영문명은 flame test다.
2. 원리
불꽃에 의해서 에너지를 받아서, 금속 원자 내지 이온의 최외각 전자가 높은 에너지 준위로 들떴다가 다시 낮은 에너지 준위로 떨어지면서 특정 파장의 빛 방출하는 현상이다. 각 원소는 고유한 에너지 준위 차이를 가지므로, 그에 따라 다양한 파장의 빛, 즉 여러 색깔의 불꽃을 관찰할 수 있다.예를 들어서, 나트륨의 노란 불꽃에서 나오는 589.29㎚ 파장의 빛은, 최외각 오비탈인 3s 오비탈에서 3p 오비탈로 들뜬 전자가 다시 3s 오비탈로 내려오면서 방출하는 빛이다. [1] 또 다른 예시로 칼슘의 주황색 불꽃에서 나오는 622.17㎚ 파장의 빛은, 최외각 오비탈인 4s 오비탈에서 4p 오비탈로 들뜬 전자가 다시 4s 오비탈로 내려오면서 방출하는 빛이다.
리튬, 스트론튬, 루비듐의 불꽃 색은 모두 육안으로는 빨간색처럼 보여 구분이 어려울 수 있다. 이렇게 육안으로 구분하기 어려운 경우에는 각 원소가 방출하는 스펙트럼을 비교하여, 각 원소의 고유한 파장 차이를 통해 정확하게 구분할 수 있다.참고
3. 예시
우리 생활에서 가장 쉽게 불꽃 반응을 확인할 수 있는 방법은 바로 가스레인지에 소금물을 묻혀 보거나, 정 안 된다면 소금을 직접 불꽃에 던져 보는 것[2]이다. 식용 소금은 대개 염화나트륨으로 이루어져 있기 때문에 나트륨에 의한 노란색 불꽃이 나타난다. 이 노란색은 파장이 589.29㎚인 나트륨의 고유한 특성으로, 이를 소듐 D-선(sodium D-lines)이라고 부른다. 참고로 이 빛은 우리가 밤에 길거리에서 자주 볼 수 있는 노란색 가로등 불빛이다.참고불꽃놀이는 불꽃 반응을 사용하는 대표적인 예시 중 하나로, 폭죽에 여러 금속을 사용하여 다채로운 색을 만들어낸다.
캠프파이어에 여러 금속 혼합물을 넣어서 불꽃 색깔을 다채롭게 하는 캠핑 용품도 있다. 매직파이어, 오로라 가루, 오로라 불꽃 등으로 불린다.
4. 목록
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| 원자 번호 | 원자 | 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[3] |
| 26 | 철(II) | 금색 |
| 26 | 철(III) | 오렌지색 |
| 27 | 코발트 | 밝은 흰색 |
| 28 | 니켈 | 흰색 |
| 29 | 구리 | 청록색[4] |
| 30 | 아연 | 아쿠아마린, 노란색 |
| 33 | 비소 | 하늘색 |
| 34 | 셀레늄 | 파란색 |
| 37 | 루비듐 | 핫핑크, 제비꽃 |
| 38 | 스트론튬 | 크림슨 |
| 39 | 이트륨 | 카민 |
| 40 | 지르코늄 | 빨간색 |
| 41 | 나이오븀 | 청록색[5] |
| 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 |