炎色反応ってなに？
こんにちは、カピバラのしっぽです。
もうすぐお盆休みですね、1回くらいはキャンプ行きたいなーと思っております。
さて、前回伊木山キャンプ場のレポをした際、「焚き火に入れるとカラフルな炎になる粉」や、「花火」といったキーワードがあったと思いますが、これらの共通点は、「色がついた火がでている」ということですね。
今回は、この色がついた炎、「炎色反応」についてお話したいと思います。
「炎色反応」とは、文字通り、炎に色がつく現象です。
原理は簡単で、金属によって燃える際の色が異なり、例えばリチウムなら赤、ナトリウムなら黄色、というふうに決まっているので、それらを混ぜたりして火の中に入れることで、様々な色の炎を作ることができます。
どの金属がどの色になるかは、Wikipediaにまとめられていたので、下のリンクから見てみてください！
キャンプで色が変わる粉末で遊んだ際、これは炎色反応なんだよ、金属によって色が違うんだよ、と教えてあげるとパパさんたちの威厳も保たれるのではないでしょうか。
逆に嫌な顔をされたらごめんなさい。
以下は理系（高校生くらい）向けの説明なので、読み飛ばしてもらっても大丈夫です。
金属によって色が異なるのはわかりましたが、なぜ異なるの？という疑問が、浮かんでくるかなと思います。
理系的な説明をすると、
「熱エネルギーによって金属の電子が励起し、その電子が基底状態に戻る際に発生するエネルギーが、特定の波長の光として放出されるため、金属特有の色の光を発する」
となります。何が何だかわかりませんね。
1つずつ現象を追っていきましょう。
１．炎の熱は、大きなエネルギーを持っています。
２．炎の中に金属を入れると、金属に大きなエネルギーが与えられます。
３．エネルギーを与えられた金属は高エネルギー状態になります。
（通常の金属の状態を基底状態といい、高エネルギーな状態を励起状態といいます）
金属によって普通の状態と高エネルギー状態のエネルギーの差は決まっており、その差より大きなエネルギーを金属がもらった場合のみ、高エネルギーになります。
一般的な炎の場合は十分大きいので、金属が励起状態になります
４．励起状態の金属は不安定なため、金属は基底状態に戻ろうとします。
５．戻る際に、余剰なエネルギーが発生し、それが光として放出されます。
６．先ほど、「高エネルギー状態のエネルギーの差は決まっている」と言いましたが、つまり放出された光のエネルギーも一定になります。
７．光の色は波長によって決まり、波長はエネルギーによって決まる（E(エネルギー)=h(プランク定数という一定の数字)ν(波長)）ので、同じ種類の金属からでる光は、同じ色になります。
長々と書いてしまった…
分かんなかったらコメントで聞いてもらっても大丈夫です！
物理は専門外なので大学初等くらいの範囲なら…
