様々な元素の炎色反応






* このシミュレーションのスペクトルデータは、米国国立標準技術研究所のホームページから引用しました。

炎色反応

炎色反応は、主に物質に含まれている金属元素によって表示されます。
そして、純粋な物質として存在するときはもちろん、他の物質と化学的に結合した状態でも同じ反応が表示されます。

炎色反応の原理

熱エネルギーを受けて励起された電子が、元の軌道に復帰し、エネルギー差に相当する波長の光を放出することが炎反応です。
電子のエネルギー軌道はまばらに離れていて、元素ごとに異なる間隔を持つので元素ごとに特有の炎色反応が表示されます。

             

花火の様々な色は、金属元素の炎色反応を利用したものです。

連続スペクトル

白熱電球は、熱電子によってすべての可視波長の光が出てきます。このようにスペクトルが連続的に見えることを「連続スペクトル」といいます。スペクトルが連続的に見えるのは、特定の値のエネルギーのみ放出されるのではなく、目に見えるすべての範囲にわたってエネルギーが均一に放出されるからです。
連続スペクトルの放出は、原子の電子軌道が互いに干渉受け、原子独自の光を放出することができなかったからです。密度が高い状態でよく観察されます。(例えば、固体または液体、圧縮された気体)

線スペクトル

蛍光灯、ナトリウム灯、ネオンサインや炎色反応で放出される光をスペクトルに見ると、特有の光の波長のみ表示されます。観察されたスペクトルがまるでバーコードのような線が引かれたように見えるので「線スペクトル」と呼びます。
線スペクトルは、原子が互いに干渉されることなく、独自の光を放出します。密度が希薄な状態でよく観察される。(例えば、気体またはプラズマ状態