青色や紫色の炎がつくれるカラーキャンドルがおもしろい!ひみつは「炎色反応」

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幻想的なカラーキャンドル /  credit:ドットジャパン カラーキャンドル Amazon

室内にいる時間が増えてきた昨今、誕生日ケーキなどにお気に入りのカラーキャンドルを立ててみるのはいかがでしょうか?

今SNS上で、自分の好きな色、「推し色」のキャンドルを作れる不思議なカラーキャンドルが話題になっています。

眺めてよし、ケーキに立ててよし /credit:ドットジャパン 色付きカラーキャンドル Amazon

ろうそく本体と炎の色はおそろい。こだわりを感じます。

でも、ふつうろうそくの色ってオレンジ色ですよね。

なぜカラフルな炎が出せるのでしょうか?

炎の色の正体は金属元素による「炎色反応」!

「炎色反応」という言葉を聞いたことはありませんか?

炎色反応とは、「アルカリ金属やアルカリ土類金属、銅などの金属を炎の中に入れると、特有の色を示す反応」です。

つまり、カラフルろうそくのなかには、炎色反応を示す金属が入っているというわけです。

ちなみに炎色反応を起こす金属は、「周期表」の左端2列に並んでいます(H:水素、Be:ベリリウム、Mg:マグネシウムは除く)。

credit: pixabay

上画像の左端から、Li:リチウム、Na:ナトリウム、K:カリウム、Ca:カルシウム、Sr:ストロンチウム、Ba:バリウムなどが有名な金属です。

炎色反応の仕組みを解説

なぜ金属を燃やすと炎の色が変化するのでしょう?

その理由は、金属原子中の電子が励起状態(れいきじょうたい)になるからです。

炎によって金属が加熱されると、金属の「原子」の中に存在する「電子」が熱エネルギーを持った不安定な状態になります。

すると、普段「電子」が存在している軌道から別の軌道へと移動します。この状態を励起状態といいます。

励起状態になってしまった「電子」は、与えられた熱エネルギーを放出して、元の軌道に戻ろうとします。このとき、熱エネルギーを光エネルギーとして放出します。

n=3の軌道からn=2の軌道に電子が戻ろうとしている図。ΔEが光エネルギー。 / credit: DifferenceBetween.com

多くの種類の色があるのはなぜ?

なぜ金属の種類によって、炎色反応の色が違って見えるのでしょうか?

それは金属ごとに励起する電子が、放出する光エネルギーの大きさが違うからです。

光エネルギーは「 E = hc / λ 」と表されます。

Eが光エネルギー、hが定数、cが光の速さ、λが光の波長です。hとcは定数なので、光エネルギーによって、光の波長が変わることをこの式は表しています。

光の波長が変わると、人には色が違って見えます。

光の波長によって見える色の一覧。上の数字が波長(nm)を示している。 / credit: wikipedia(pabulic domain)

例えば、ナトリウムの炎色反応は、ナトリウムの電子が励起状態から戻るときに波長570〜590 nm(ナノメートル)の光を放出するため、色がY(黄色)に見えます。

他にもあるよ!身近な炎色反応!

実はカラフルろうそくだけでなく、皆さんの身の回りでも炎色反応を見ることができます。

1つ目は花火です。花火は、花火玉に入っている金属が炎色反応を起こすことで、色を表現しています。

2つ目はガスコンロでの鍋の吹きこぼれです。お味噌汁など作っているときに、鍋の中身を加熱しすぎて、吹きこぼしてしまうことがあります。このときガスコンロの炎は青から黄色に変わるはずです。

この現象は、塩分中のナトリウムが炎色反応を起こすことが原因で起こります。

意外と炎色反応って身近な化学現象なんですね。

ちなみにカラーキャンドルはダイソーやセリアなどの100円ショップでも売っていますが、ネット上(amazonへ)でも購入できるみたいです。

point
  • 色のついた炎の原因は化学現象の「炎色反応」
  • 炎色反応は金属原子中の電子の励起(れいき)によって引き起こされる

花火の「色の違い」、仕組みわかる?「花火の化学」をわかりやすく解説!

reference: wikipedia / written by shuni
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