質問: 炎色反応の仕組みについて教えてください 理科の授業で炎色反応をやりました。 しかし仕組みまでは教えてくれなかったので 教えてください! よろしくお願いします
回答: こんにちは。 理科で習う「位置エネルギー」というものがあります。 物を床に落とすとき、同じ重さの物でも、高いところにある物ほど、床へのショックは大きいです。 山の麓から頂上に至るまでの坂道では、 高いところほど、そこにある「物体」の位置エネルギーは高くなります。 ここで「物体」を、原子の中にある電子だと思ってください。 坂道の、高い場所(原子核から遠い位置)にある電子ほど、その電子のエネルギーは高くなります。 電子1個が高いところから低いところへ転がり落ちるとき、電子の位置エネルギーが小さくなることの代償として、その分だけのエネルギーの光を1個を放出します。 このとき、光のエネルギーというものは、光の周波数という形で表現されます。 e=hν (いー・いこーる・えいち・にゅー) です。 e: 光1個のエネルギー h: プランク定数と呼ばれる、この世に1つの定数 ν(にゅー): 光の周波数 ところが、原子の中においては、(水素原子に限った話ではなく、他の原子も)坂道は、なだらかな形ではなく、「階段」になっています。 つまり、電子は、中途半端な場所に存在することができず、「階段」の中の「どこかの段」にしか存在できません。 (この「段」のことを「エネルギー準位」と言います。) よって、電子が炎のエネルギーによって、上の段へ上がり、その後、もとの段に戻って位置エネルギーが下がるときも、無限通りの下がり方があるのではなく、ある段からその下のどこかの段に落ちる、ということしかできません。 したがって、放出される光も、いくつかの種類の ν だけということになります。 ν = 光の速さ/光の波長 光の波長 = 光の速さ/ν という関係があるので、波長も、いくつかの波長に限られるわけです。 光の波長は、まさに色を表すものなので、原子の種類によって炎色反応の色は異なる、ということになります。 以上、ご参考になりましたら。