/김 향 숙 인제대 교수 창의력교육센터장



겨울눈과 따뜻한 난로불이 그리운 12월. 연금술사가 금을 만들기 위해 여러 가지 금속을 불에 넣어 본다. 그러자 금속의 종류에 따라 여러 가지 색이 나타난다. 이렇게 뜨거운 불 속에서 나타나는 금속의 고유한 색을 금속의 불꽃색이라고 하는데,금속의 불꽃색은 금속에 따라 고유하므로,스펙트럼을 이용하면 금속의 종류를 정확히 알아낼 수 있다. 그러나 대부분의 금속은 은백색이나 은회색 혹은 노란색이며 광택을 내므로,육안으로는 어떤 금속인지를 밝힐 수 없는 경우가 많다.

금속의 불꽃색은 무엇 때문에 나타나고 왜 금속마다 특유의 빛이 나타나는 걸까? 구체적인 예를 들어,나트륨이 노란색 불꽃을 내는 이유를 알아보자.

스펙트럼은 광원,분광장치 그리고 검출기 부분으로 구성되어 있다. 여기에서 광원은 백색광을 발생하는 버너불꽃이고 분광장치는 프리즘이고 검출기는 사진건판이다.

백색광이 작은 구멍을 지나 프리즘을 통과할 때 빛의 굴절이 일어난다. 빛의 종류에 따라 프리즘을 통과할 때 굴절되는 각도가 다르다. 그래서 사진건판에 도달한 빛을 확인해보면 여러 가지 색이 들어 있음을 알 수 있다. 불꽃 속에 들어 있는 여러 가지 빛 중에는 우리 눈에 보이는 가시광선 빛도 들어 있다. 뉴턴은 가시광선에 빨강색,주황색,노랑색,초록색,파란색,남색,보라색 등 일곱 가지 색이 들어 있다고 했다. 그런데 실제로는 7가지 색뿐만 아니라 아주 다양한 색이 포함되어 있다. 또 이 빛들은 색에 따라 에너지가 다르다. 빛은 질량이 영이고 고유한 에너지를 가진 광자라고 하는 입자이다. 빛의 에너지의 크기는 빨강 주황 노랑 초록 파랑 남 보라의 순서이다. 그리고 빛은 1초에 3억m 이동한다. 모든 색깔의 빛이 모두 섞여 있으면 가시광선이 백색광이 된다.

이 가시광선 빛이 계속 발생하는 불꽃 속에 나트륨을 넣으면 어떤 일이 일어날까?

기화된 나트륨 원자가 노란색 빛만을 흡수하였다가 노란색 빛을 방출하는 과정을 통해 노란색 불꽃이 발생한다. 혹은 많은 열에너지를 흡수한 나트륨은 기화하고 움직이면서 에너지를 사용하고 빛을 발생하기 위해 일정한 에너지를 보유한다. 이 보유한 에너지는 노란색 빛의 에너지와 같다. 그러므로 나트륨은 보유한 에너지를 내놓으면서 항상 노란색 빛만을 방출한다. 따라서 나트륨의 불꽃색은 노란색이다.

여러분이 가장 좋아하는 금속이 있다면 그 금속의 불꽃색은 무슨 색일까? 또 금속은 자기만의 고유한 불꽃색을 가졌다는데,나는 고유한 색깔을 가졌을까? 나는 무슨 색일까?

입력시간: 2006. 12.22. 10:12