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착색유리에서 구리의 산화 상태

전문가 제언: ○ 유리에 빛이 입사되면 일부가 반사되고 일부는 흡수되며 나머지는 통과한다. 표면의 반사는 유리의 굴절률에 따라서 달라진다. 빛을 흡수하는 원인은 유리 자체가 흡수하는 고유 흡수와 불순물 혹은 첨가성분에 의한 인위적 흡수가 있다. 고유흡수에는 흡수와 산란이 있다. 산화물 유리의 경우 작은 금속 원자를 둘러싸고 있는 산소 내의 전자가 기저상태에서 여기되어 빛을 흡수하며 주로 자외선 영역에서 일어난다. 형성된 유리에는 분자 혹은 원자 단위의 조직적 불균질이 있고 이 불균질 사이의 밀도 차에 의하여 빛이 산란된다.

○ 유리에 인위적으로 빛을 흡수하게 하여 착색하는 방법에는 천이금속 원소나 희토류 원소를 첨가하여 가시광선의 일부 파장의 빛을 흡수하게 하는 방법과 유리 내에 일정한 크기의 콜로이드 입자를 생성시켜 특정 파장의 빛을 산란시키는 방법이 있다. 첨가물 특히 천이금속 원소에 의한 착색은 주위의 원자 배열 상태에 민감하게 영향을 받는다. 즉 첨가 원소의 원자가 상태, 유리 조성, 제조 분위기 등에 따라서 착색 현상이 달라진다.

○ 천이금속 원소는 최외각인 d각에 있는 전자의 일부가 비어 있어서 약한 충격 즉 가시광선과 같은 약한 에너지의 전자파에 의해서도 여기 되기 쉽다. 또 최외각 전자는 인접하고 있는 배위자의 종류나 수에 의해서도 그 배치 상태가 달라져서 빛에 대한 반응이 달라질 수 있다. 착색유리에서 구리에는 1가 이온과 2가 이온 존재 가능하며 그 흡수 스펙트럼도 다르다.

○ 본 논문에는 구리가 다가원소인 크롬과 비소가 동시에 존재할 때 구리의 산화 상태를 정량적으로 평가하는 방법을 소개하였다. 구리의 절대적 함량, 크롬과 비소의 비교 함량 등이 구리의 산화 상태에 크게 영향을 주며 유리 매트릭스의 염기도와 첨가한 원료의 음이온의 종류 즉 사용 원료가 탄산염 인가 질산염 인가에 따라서 영향을 받는다는 사실을 밝혀냈다. 오래전부터 착색원소에 대한 연구가 많이 이루어져 왔지만 앞으로 착색원소의 발색현상에 대하여 더욱 많은 연구를 하여 정량적인 평가가 될 수 있기를 기대한다.

저자: A. B. Atkarskaya
자료유형: 학술정보