우리 주변에는 다양한 물질들이 존재하고 있습니다. 오늘 어떤 물질을 사용하고 있습니까?
사람들은 구석기, 신석기, 청동기, 철기를 거치면서 다양한 원소들을 사용하고 있었습니다. 따라서 다양한 원소들을 찾기 위해 구별법과 제조법을 만들어 왔습니다.

우측의 두 남자는 지금 구석기 시대의 직접떼기를 모형으로 나타낸 상황입니다. 화학적인 결합을 끊는 것이 아니라, 물리적인 변화, 즉 크기의 변형을 일으키고 있는 모습입니다. 점점 사람들은 화학적인 방법들을 이용하여 제련하기 시작합니다. 불을 이용하여 온도를 높이고 온도를 높이면서 단단하고 다양한 형태를 제작할 수 있는 물질을 찾게 되었습니다.
그것이 바로 청동입니다. 청동이라는 합금은 구리와 주석이 섞여 있는 물질입니다. 이 둘을 광석에서 녹이고 추출하는 과정에서 가장 중요한 개념은 녹는점일 것입니다. 고체를 액체로 (융해)바꾸었다가 다시 틀에 부어 굳히는 과정(응고)를 사용하면서 다양한 도구들을 제작하였을 것입니다. 하지만 청동을 주조하는 기술은 권력의 상징이 되면서 다양한 계급이 생겨났다고 볼 수 있습니다. 불과 융해와 응고에 대한 기억을 토대로 청동기 사람들은 다양한 제사도구를 제작하고 다양한 계급을 만들어낸 것입니다. 더욱더 정밀한 제련기술(융해와 응고를 바탕으로한)을 가진 집단이 나타났습니다. 그들은 청동보다 더 단단한 철을 가지고 나타난 것입니다. 철을 더욱더 강한 국가를 탄생시키는데 큰 역할을 하였으며 정복자와 피정복자를 구별짓게 하는 결정적인 역할을 하게 됩니다. 광석을 제련하고 강력한 물질을 찾아내는 과정들을 아마 반복하였을 것입니다.

'사람 위에 사람이 산다'는 말은 이미 우리 주변에 널리 퍼져 있습니다. 요즘 사회에서 우리는 다양한 물질을 만들어서 쓰고 있습니다. 인류는 단단하고 잘펴지고(전성), 실처럼 뽑히는(연성)을 가지며, 전기를 통하게 하는(전기전도성), 열을 통하게 하는(열전도성)을 가진 금속을 많이 사용해왔습니다. 따라서 금속 원소들을 구별하는 방법을 고안하게 되는데, 학교와 과학자들이 가장 간편하고 많이 사용하는 방법이 바로 불꽃반응입니다.
불꽃반응은 금속 원소를 불꽃에 갖다 대어 불꽃색을 관찰하는 반응입니다.
왜 불꽃색을 볼 수 있는 것일까요?
우리가 빛을 보는 방법은 두 가지입니다. 직접 빛을 내는 물체(광원)와 어떤 물체가 광원에서 온 빛을 반사할 때 보이는 빛을 보는 것입니다. 우리가 보는 태양은 핵융합반응을 통하여 에너지를 방출하는데, 태양이 가장 대표적인 광원입니다. 그리고 우리 주변의 대부분의 물체들은 태양 빛을 반사하여 우리가 볼 수 있게 되는 것입니다.
이제 불꽃반응을 볼 수 있는 이유를 한번 살펴봅시다. 앞서서 확인해야할 부분은 원자의 구조입니다.

원자의 구조는 위의 모형 변천으로 보았을 때 원자핵과 전자로 구별되며 원자핵 내에는 중성자와 양성자로 이루어져 있습니다. 우리가 주목해야할 점은 바로 보어 모형과 현대적인 모형 그리고 전자의 움직임입니다. 러더퍼드의 알파입자 실험을 통해 원자핵과 빈 공간이 있는 상태임을 알게 되었고, 그에 따라서 모형의 수정이 일어나게 됩니다. 그리고 보어는 수소원자를 통해 실험한 결과, 전자의 위치에 따라 다른 에너지를 갖는다는 사실을 알게 됩니다.
그러면 보어의 원자 모형과 불꽃반응은 어떤 관계가 있을까요?
여러분은 빛을 구분하는 분광기를 배운 적이 있을 것입니다. 분광기의 의미는 파장과 진동수에 따라서 빛을 선이나 띠로 분류하는 장치입니다. 빛은 파장에 따라 다양한 색과 모습을 보여줍니다.

파장(m) : 우주선 10^-14→ 감마선 10^-11→ X선 10^-9→ 자외선 10^-8→ visible(가시광선) → 적외선 10^-6→ MicroWave 10^-2(PCS방식 휴대폰 0.167m / Cellular방식 휴대폰 0.375m ) → TV 1→ Radio 10

가시광선: 400nm ~ 500nm ~ 600nm ~ 700 nm

전자의 위치가 바뀔 때 안에서 바깥쪽으로 나갈 때는 빛(에너지)를 흡수하고 바깥쪽에서 안쪽으로 들어올 때는 빛(에너지)를 방출하게 됩니다. 우리가 금속원소를 불꽃에 갖다대면 불에서 전달되는 열(에너지)를 흡수하여 바깥쪽으로 전자가 이동하였다가 다시 안쪽으로 전자가 다시 이동하는 상황이 발생합니다. 이 때의 에너지 방출하는 상황을 우리가 빛으로 인식하는 것입니다. 금속마다 간격이 다르기 때문에 방출되는 색을 보면서 금속을 구분하게 되는 것입니다.

여러분이 궁금한 점이 하나 더 있을 것입니다. 왜 비금속 원소의 불꽃색은 우리가 집중하지 않을까요? 아마 색이 없는 것이 아니라 볼 수 없는 것입니다. 우리 눈은 가시광선 영역을 볼 수 있는데 다양한 비금속들은 적외선과 자외선으로 나타나기 때문에 우리 눈으로만 볼 수 없는 것이지 실제로는 광선(에너지)을 방출하고 있는 것입니다.
화학에서 가장 중요한 것은 아마 전자의 움직임일 것입니다. 전자가 이동하고 공유하고 결합하면서 다양한 물질이 생기며, 전자의 에너지 흡수와 방출을 통하면서 빛을 내거나 물질의 반응을 볼 수가 있습니다. 그러한 과정 속에서 다양한 물질의 구조와 안정성 등이 결정되는데 여러분이 교실에서 실시한 불꽃반응은 가장 기본적인 물질의 안정성과 관련이 있는 실험입니다. 전자의 이동을 통하여 다양한 불꽃색을 관찰하고 그 불꽃색에 따라 우리는 어떤 금속원소가 분포하는지 확인할 수 있을 것입니다.
가장 간단한 실험으로부터 여러분들은 1807년부터 21세기까지의 과정들을 경험하고 있는 것입니다. 따라서 불꽃반응을 통하여 다양한 작품들과 장치를 고안해보는 것은 어떨까요?