금속 화염 방출

금속 화염 방출

화염 테스트는 샘플을 화염 속에 넣고 특징적인 화염 색상을 사용하여 물질을 식별하는 분석 기술입니다. 각 요소는 화염에 배치될 때 특징적인 광 방출을 가지므로 각 요소가 고유한 색상을 생성합니다. 이 현상은 불꽃 놀이에 사용되며, 불꽃 놀이의 색은 금속의 특정 특성에 해당합니다. 연소 샘플에서 유색 광이 방출되는 것은 화염의 여기로 인해 금속 성분이 에너지를 흡수하고 결과적으로 빛을 방출하는 직접적인 결과입니다.

전자 흥분

원자 또는 분자 종이 에너지를 흡수할 때 에너지는 네 가지 다른 방식으로 사용됩니다. 첫째, 에너지가 번역에 사용되어 분자가 더 빨리 움직이게 됩니다. 둘째, 에너지는 진동에 사용되어 종 사이의 거리가 급격히 변합니다. 셋째, 에너지는 회전을 일으켜 분자의 결합 주위로 원자의 회전을 유도합니다. 마지막으로, 흡수된 에너지는 전자 여기를 일으켜 전자가 가장 안정적인 상태 또는 바닥 상태에서 더 높은 에너지 수준으로 이동하게 합니다.

보어(Bohr)의 수소 모델에 따르면, 원자 속의 전자는 핵 주위의 개별 껍질 또는 궤도에 해당하는 개별 상태로 존재합니다. 가장 낮은 에너지 상태를 바닥 상태라고 하며 n = 1로 표기합니다. 여기 에너지 상태는 더 높은 에너지를 가지며 n = 2, 3, 4 등의 표기법으로 표시됩니다.

전자가 더 높은 에너지 상태로 이동하려면 바닥 상태와 더 높은 에너지 상태의 차이와 동일한 양의 에너지를 흡수해야 합니다. 예를 들어, 전자가 바닥 상태와 n=3 에너지 준위의 차이와 동일한 양의 에너지를 흡수하면 전자는 n=3 에너지 준위로 이동합니다. 전자는 자발적으로 이완되어 바닥 상태 또는 다른 낮은 에너지 수준으로 다시 내려갈 수 있습니다. 이 경우 광자가 방출되어 흡수된 에너지가 방출됩니다.

방출된 에너지는 빛의 형태로 방출됩니다. 방출된 빛은 원자의 에너지 준위와 상관관계가 있는 특징적인 에너지를 가지고 있으므로 파장이 있습니다. 인간이 눈으로 볼 수 있는 빛인 가시광선은 전자기 스펙트럼에서 약 400nm에서 700nm 사이입니다.

원자 흡수와 방출은 선이라고 하는 불연속 파장입니다. 이러한 선은 바코드와 같은 요소의 고유한 특성이며 요소를 식별하는 데 사용할 수 있습니다.

금속 화염 방출 테스트

금속 화염 방출 테스트에서는 금속 샘플을 화염에 넣습니다. 불꽃은 전자를 더 높은 에너지 수준으로 여기시키는 에너지를 제공합니다. 전자가 다시 바닥 상태로 이완됨에 따라 샘플에 있는 원자의 에너지 준위에 상대적인 특정 에너지로 빛이 방출됩니다. 서로 다른 원자는 서로 다른 에너지 준위를 갖기 때문에 샘플에서 흡수 및 방출되는 에너지와 그에 따른 파장은 샘플에 따라 다릅니다.

금속은 가시 범위에서 특징적인 원자 방출 파장을 가지고 있으며 이는 육안 검사로 쉽게 확인할 수 있습니다. 예를 들어, 리튬은 빨간색, 나트륨은 노란색, 칼륨은 분홍색-보라색, 바륨은 황록

원자 방출은 별개의 파장 또는 선이지만 대부분의 금속 샘플에는 금속뿐만 아니라 다양한 금속 이온, 산화물 및 염이 포함되어 있습니다. 각 원자는 특징적인 파장의 빛을 흡수하고 방출하기 때문에 화염 테스트에서 흡수 및 방출된 빛에는 다양한 파장이 포함됩니다. 따라서, 원자 흡수 및 방출 스펙트럼은 분광 광도계를 사용하여 샘플에 대해 측정 할 수 있습니다.

스펙트럼의 파장과 모양은 각 물질마다 고유합니다. 예를 들어, 스펙트럼에 있는 특징의 상대적 강도는 종의 농도에 따라 달라집니다. 절대 강도는 샘플에서 분광 광도계까지의 거리에 따라 달라집니다.

참조

1. Kotz, J.C., Treichel Jr, P.M., Townsend, J.R. (2012). 화학 및 화학 반응성. 캘리포니아 벨몬트 : Brooks / Cole, Cengage Learning.
2. Silderberg, M.S. (2009). 화학: 물질과 변화의 분자적 성질. 매사추세츠주 보스턴: 맥그로 힐.
3. Harris, D.C. (2015). 정량적 화학 분석. 뉴욕, 뉴욕 : WH 프리먼 앤 컴퍼니.