야광막대의 화학적 원리

야광이란 물질에 빛을 쪼이면 그 물질이 빛을 흡수하고, 빛을 제거 했을 때 빛을 흡수한 물질이 천천히 다시 빛을 방출하는 것을 말합니다.

야광물질과 일반물질의 차이

야광의 원리는 다음 사진으로 설명이 가능합니다. 야광이 빛을 흡수하면 야광을 구성하는 물질의 전자들이 들뜬상태가 되고 여기서 들뜬 상태란 원래 있던 상태보다 높은 준위의 에너지 상태를 말합니다. 

들뜬 상태의 전자들은 빛이 제거되더라도 바로 바닥상태로 떨어지지 않고 준안정 상태에 있게 되고 그런 후 준안정 상태의 전자들이 원래 상태로 돌아가면서 에너지의 형태인 빛을 방출하게 되는 것입니다.

 

야광을 활용하는 곤충의 예시로는 반딧불이가 있습니다. 반딧불이는 몸 안에 루시페라아제라는 효소가 산소와 결합하며 빛을 발산합니다. 이러한 특수한 화학 물질과 산소가 결합하여 빛을 내는 물질이 되는 것입니다.

 

야광 막대 또한 우리가 흔히 볼 수 있는 야광을 사용하는 예시입니다.

야광막대는 이를 꺽거나 물리적인 충격을 가하면 과산화수소가 채워진 내부용기에 균열이 발생하여 형광체가 혼합됩니다.

 

야광막대의 화학적 원리는 페닐옥살레이트와 과산화수소가 반응하여 2개의 페놀과 1개의 에스테르가 생성되고 에스테르는 불안정하여 곧 이산화탄소로 분해되게 됩니다.

이 과정에서 방출되는 에너지는 주위에 있는 형광체를 자극하여 들뜬 상태로 만들고 이렇게 들뜬 형광체는 다시 안정한 바닥상태로 돌아오면서 위에 설명한 원리처럼 형광빛을 발생시키게 되는 것 입니다.

 

마지막으로 야광막대에 대한 흥미로운 내용들을 말해 드리겠습니다.

 

1. 사용된 야광봉을 냉장고나 냉동실에 넣어 화학반응의 속도를 느리게 한다.(다만 그만큼 어둡게 빛나게 된다.)

2. 야광봉을 더 밝게 빛나게 하려면 뜨거운 물에 담그어 화학반응을 촉진시킨다.( 다만 더 짧은 시간만 빛나게 됩니다.)

 

 

감사합니다.

 

출처 https://luvlyday.tistory.com/97, https://blog.naver.com/coreblog/100184591929