야광 스틱을 구부리면 왜 빛을 내는가요?

Question

야광스틱은 콘서트에서 매우 효과적인 응원도구입니다. 그런데, 야광스틱을 구부리면 빛을 내는 그 원리가 무엇인지 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

야광스틱은 전기를 사용하지 않고도 빛을 낼 수 있는 독특한 도구입니다. 그 비밀은 바로 화학발광이라는 현상에 있습니다. 스틱 안에는 두 가지 액체가 분리된 상태로 들어 있는데, 하나는 과산화수소 용액이고 다른 하나는 옥살레이트 에스터와 형광 염료가 섞인 용액입니다. 평소에는 이 두 액체가 만나지 못하도록 작은 유리관이 내부에 들어 있어 서로 분리되어 있습니다.

스틱을 구부리면 내부의 유리관이 깨지면서 두 액체가 섞이게 됩니다. 이때 과산화수소가 옥살레이트 에스터를 산화시켜 불안정한 중간체를 만들고, 그 중간체가 분해되면서 에너지를 방출합니다. 방출된 에너지는 형광 염료 분자에 전달되어 염료가 들뜬 상태가 되고, 들뜬 염료가 다시 안정된 상태로 돌아오면서 빛을 내게 됩니다. 우리가 보는 야광스틱의 색깔은 어떤 형광 염료를 사용했느냐에 따라 달라집니다.

또한 이 반응은 온도의 영향을 크게 받습니다. 따뜻한 곳에서는 반응 속도가 빨라져 더 밝게 빛나지만 금방 꺼지고, 차가운 곳에서는 반응이 느려져 상대적으로 어둡지만 오래 지속됩니다. 그래서 야외에서 오래 사용하려면 차갑게 보관하는 것이 유리합니다.

결국 야광스틱은 단순히 빛을 저장했다가 내보내는 물건이 아니라, 구부리는 순간 내부에서 화학반응이 일어나며 스스로 빛을 만들어내는 작은 화학 실험실이라고 할 수 있습니다.

Answer 2

안녕하세요. 정철 박사입니다.

야광스틱은 구부려서 그 안에 있는 물질이 섞이게 되면서 빛을 내는것입니다. 섞이기 전에는 빛이나지 않습니다~~

Answer 3

안녕하세요.

콘서트에서 자주 사용하게 되는 야광 스틱은 전기나 열이 아닌, 화학 반응으로 빛이 만들어지는 대표적인 사례이며 이는 화학 발광 현상이라고 볼 수 있습니다. 야광 스틱은 하나의 용기가 아니라, 두 개의 화학 용액이 분리된 상태로 들어 있는데요 우선 바깥쪽에는 형광 염료와 과산화물 용액이 들어 있고, 그 안쪽에는 얇은 유리 캡슐에 다른 반응 용액이 들어 있습니다. 평소에는 이 두 용액이 섞이지 않기 때문에 아무 변화도 일어나지 않습니다. 야광 스틱을 구부리는 행위의 핵심은 단순히 휘는 것이 아니라 내부의 유리 캡슐을 깨뜨리는 것인데요 캡슐이 깨지면서 두 용액이 섞이게 되고, 이때부터 화학 반응이 시작됩니다. 두 용액이 섞이면 과산화물이 분해되면서 화학적으로 매우 불안정한 중간체가 생성되는데요 이 중간체가 분해될 때 방출하는 에너지가, 주변에 함께 들어 있는 형광 염료 분자로 전달됩니다. 이때 염료 분자는 평소보다 높은 에너지 상태, 즉 흥분 상태로 올라가게 됩니다. 하지만 분자는 높은 에너지 상태를 오래 유지하지 못하기 때문에 염료 분자는 다시 안정한 상태로 돌아오면서, 남는 에너지를 빛의 형태로 방출합니다. 우리가 보는 야광 스틱의 빛은 바로 이 순간에 방출되는 가시광선이라고 보시면 되겠습니다. 감사합니다.