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参赛专辑中文名称

火焰反应

别名

火焰颜色测试火焰颜色测试

内容

金属在火焰中燃烧的火焰颜色测试

应用2

化合物中是否存在某种金属

外国名

火焰反应

原则

电子跃迁

应用1

确定某种金属是否存在于某种化合物中

目录

1. 推导过程2. 具体原因3. 实验方法及实验用品的应用4. 常见类型5. 实验步骤钠离子钾离子锂离子钙离子锶离子钡离子铜离子概要6. 改进装置及简化操作程序改进后优点七、其他信息

1、演绎过程

火焰反应[2]是一种非常古老的定性分析方法。早在我国南北朝时期，著名方士、医药大师陶弘景（456-536）在他的《本草经集注》中就记载了这一点：“用火焚烧，会升起紫绿烟雾。云是真正的硝石” （硝酸钾）。”由于当时及以后的许多年生产力水平较低，这种方法并未得到广泛的应用和发展。

钾盐的火焰反应

18世纪以后的欧洲近代化学时期，由于冶金和机械工业的巨大发展，需要的矿石数量更大、品种更多。同时，为了降低生产成本、合理使用原材料、提高产品质量，对分析化学提出了新的要求。德国侯爵（1709-1782）是这一时期著名的定性分析化学家。他的重要研究成果之一是观察了植物碱（草木灰、碳酸钾）和矿物碱（纯碱、碳酸钠）的区别。

1762年，他系统地比较了这两种碱转化生成的各种钾盐和钠盐的晶型、潮解性和溶解度，发现钠盐和钾盐可以分别使火焰具有各自特征的火焰颜色。从此，利用火焰显色反应来鉴别钾盐和钠盐就成为常用的方法。后来，很多人也注意到，很多盐类和氧化物在火焰中也能呈现出不同的颜色。例如，格梅林在1818年发现锂盐呈深红色，铜盐呈蓝绿色，但他们不明白其中的原因。锂盐和锶盐都会使火焰呈红色，进而影响火焰显色反应测试物质的可靠性。

19世纪中叶，德国著名化学家本生（1811-1899）设计制造了本生灯，它在燃烧气体时产生几乎无色的火焰，温度高达千多度。本生灯利用这种灯来研究各种盐在火焰中呈现不同火焰颜色的现象，试图根据火焰中的颜色信号来检测各种元素。他同时点燃了三盏煤气灯，并在每盏火焰中加入了一滴盐溶液。

火焰反应

除了使用气体火焰外，本生还使用煤焰、氢氧焰、氢焰等。经过对焰色反应的详细研究，他还发现，即使一种元素处于不同的化合物中，即使发生化学变化在火焰中，即使火焰的温度不同，即使使用的火焰类型不同，这些因素对火焰颜色反应都有重要影响。某种元素的特征火焰颜色没有影响。

后来，在朋友物理学家基尔霍夫的建议下，本生通过观察光谱实现了元素的定性测试，并创建了分析化学的一个重要分支：光谱分析。

2、具体原因

当碱金属及其盐在火焰上燃烧时，

火焰反应

原子中的电子吸收能量并从较低能量轨道跃迁到较高能量轨道。然而，较高能量轨道中的电子不稳定并很快跳回较低能量轨道。这时，它们会将多余的能量以光的形式释放出来。发出的光的波长在可见光范围内（波长为400nm~760nm），因此火焰可以呈现颜色。但由于碱金属的原子结构不同，电子跃迁时的能量变化不同，发出不同波长的光。火焰显色反应实验中看到的特殊火焰颜色就是光谱线的颜色。每个元素的光谱都有一些特征线，这些特征线发出特征颜色，从而给火焰着色。根据火焰颜色，可以判断某些元素的存在。例如，洋红色火焰含有锶元素，蓝绿色火焰含有铜元素，黄色火焰含有钠元素，紫色火焰含有钾元素，砖红色含有钙元素等[1]。

3、实验方法

实验用品

火焰反应

铂丝（或铁丝、镍丝）、酒精灯（或煤气灯、本生灯、酒精喷灯）、稀盐酸、蓝钴玻璃（检测钾时使用）。

操作流程

将铂丝浸入稀盐酸中，在无色火焰上灼烧至无色； 将样品浸入（固体也可直接浸入），在无色火焰上燃烧，观察火焰颜色（如果测钾，必须透过钴玻璃观察蓝色，因为大多数情况下需要钠来观察）制取钾，因此钾离子溶液中常含有钠离子，钠的火焰反应呈黄色，与少量的紫色无法区分）。 将铂丝再次浸入稀盐酸中，燃烧至无色，即可继续做新的实验。

如果在焰色反应过程中看到的火焰是黄色的，那是因为玻璃中钠的燃烧颜色掩盖了金属的燃烧颜色[3]。

应用

(1)火焰显色反应可用于检测一些常规化学方法无法识别的金属元素。

(2)不同的金属及其化合物有不同的焰色反应，色彩鲜艳，可用来制作节日烟花等。

4、常见类型

普通火焰反应[1]：

元素符号

元素名称

火焰颜色

巴

钡

黄绿色

钙

钙

砖红色

CS

铯

蓝色的

铜(I)

铜（不含卤素）

浅蓝色

铜(II)

铜(II)（无卤）

翠

铜(II)

铜(II)（含卤素）

蓝绿色

三价铁

铁(III)

无色

在

铟

蓝色的

K

钾

浅紫色

李

锂

紫红色

锰(II)

锰

黄绿色

莫

钼

黄绿色

钠

钠

黄色的

铅

带领

绿色的

铷

铷

紫色的

某人

锑

浅绿色

锶

锶

品红

铊

铊

绿色的

锌

锌

蓝绿色

5、实验步骤

钠离子

钠火焰颜色测试

首先准备一根铂丝或镍铬丝、铁丝、钴蓝玻璃和盐或其溶液。

将线圈浸泡在浓盐酸中以除去任何残留材料，然后将电线放入哑光火焰（蓝色火焰）中，直到没有颜色变化。

用蒸馏水、去离子水或纯净水冲洗管路。

将盐或溶液与线圈接触，并通过无光泽火焰（蓝色火焰）加热。

当待测溶液中存在钠离子时，用钴蓝玻璃过滤钠离子火焰。

最后，观察火焰颜色。钠的火焰颜色是明亮的金黄色火焰。

钠的火焰反应应该不难做，但实际上做起来是最麻烦的。因为钠的火焰颜色是黄色的，而酒精灯的火焰大多是由于灯座灯芯不干净以及酒精不纯造成的。即使是几乎无色（浅蓝色）的火焰，如果将新的铁丝（或镍丝、铂丝）放在外焰上燃烧，开始时火焰也会呈黄色。很难解释火焰颜色是钠离子。它仍然具有与原始酒精灯相同的火焰颜色。要清楚地看到钠的黄色火焰，请使用以下方法。 方法一（镊子-棉花-酒精法）：用镊子取一小团棉花（脱脂棉，下同）吸取少许酒精（95%乙醇，下同），将酒精挤到棉花上干燥，用棉花沾些氯化钠或无水碳酸钠粉末（细磨），点燃。

方法二（铁丝法）： 取一根细铁丝，一端用砂纸擦拭，在酒精灯外焰上烧至无黄色火焰为止。 将电线的这一端浸入水中，然后再浸入一些氯化钠或氯化钠。无水碳酸钠粉末，点燃新的酒精灯（灯芯干净，酒精纯净），将沾有钠盐粉末的铁丝放在外焰尖上燃烧。这时，外焰尖上有一个小火苗。黄色火焰，即钠焰。上述方法在老师演示实验时比较容易做到，但由于大多数酒精灯不干净，学生很难看到火焰尖端。方法可改为如下方法：将浸有钠盐的铁丝放入外焰中，即可出现蓝色火焰。如果该区域被燃烧并且黄色火焰覆盖蓝色火焰，则可以认为黄色火焰是钠火焰。 [1]

钾离子

方法一（烧杯-酒精法）：

取一小勺水

火焰反应

将碳酸钾粉末（充分研磨）置于倒置小烧杯中，加入5 至6 滴酒精，然后点燃。可以看到明显的浅紫色火焰。如果通过钴玻璃片观察，紫色会更明显。火焰。

(2)方法二(金属丝法)：

与Sodium方法2中学生实验方法相同。该方法的效果虽然不如方法1、2、3，但已经接近课本方法了。

观察钾的火焰颜色时，室内光线不宜太强，否则淡紫色的钾火焰不明显。如果要避免钠盐对钾盐观察的影响，应通过蓝钴玻璃观察火焰颜色。 [1]

锂离子

方法一（镊子-棉花-酒精法）：

火焰反应

用镊子夹起一团棉花，吸干酒精，挤出酒精，在棉花上覆盖Li2CO3粉末，点燃。

方法2（金属丝法）：与钠法2相同。 [1]

钙离子

方法一（镊子-棉花-酒精法）：

与钾法一相同。

方法二（烧杯-酒精法）：

取一勺磨成细粒的无水氯化钙粉末（需要吸收少量的水，如果实在没有水，就让它吸收空气中的水分一段时间），放在一个小倒置的盆子上。烧杯中，加入7 至8 滴酒精。点燃。 方法三（药勺法）：用不锈钢药勺盛少许无水氯化钙（同上）置于酒精灯外焰上燃烧。 [1]

锶离子

使用碳酸锂的方法。 [1]

钡离子

方法一（铁丝-棉花-水法）：

取少量精细研磨的氯化钡粉末并将其放入小蒸发皿中。加一两滴水调成糊状。取一根小铁丝，用砂纸擦拭一端，将其弯曲成一个小圆圈，并在圆圈内放一小团棉球。将棉花浸透水，然后挤干。将棉花沾上上述糊状氯化钡，放在酒精灯火焰下部的外焰上燃烧。可以看到明显的黄绿色钡火焰。

方法二（棉花水烧杯法）：

与方法一类似，将一小团棉花浸入水中，挤干，然后用氯化钡糊覆盖。将其放在倒置的烧杯上，加入七八滴酒精，然后点燃。可以类比棉花+酒精燃烧。 [1]

铜离子

方法一（

火焰反应

金属丝-棉-水法）：与钡离子法1相同。

方法二（镊子-棉花-酒精法）：同钠离子法。

方法三（烧杯-酒精法）：与钾离子方法一相同。

方法四（药勺法）：与钙离子方法三相同。 [1]

总结

焰色反应现象必须明显。火焰颜色必须像彗星的尾巴一样才能清晰可见。有些盐的焰色反应之所以需要用少量的水溶解，是因为燃烧时离子随着水的蒸发而蒸发。挥发成彗尾状的现象明显；而有些离子在燃烧时更容易挥发成彗尾状，所以不需要加水溶解。

6、改进装置

挡风玻璃夹可防止火焰干扰

对于常见类型的酒精灯，取一块147.5cm2的薄铁片，按2.5cm对折两次，就成为长宽各2.5cm、高14cm的挡风玻璃夹。使用时将下端稍微弯曲，夹在酒精灯上，如右图。然后取几根不生锈的铁丝分别固定在玻璃棒上，并贴上标签。每根线专用于浸渍一种类型的样品。用这个来代替铂丝（由于条件有限，很多学校没有那么多铂丝，尤其是做小组实验时）。 [3]

简化操作程序

在课堂上演示实验时，将酒精灯上挡风玻璃夹子的空侧转向学生。用专用线浸入相应的样品。不需要“先燃烧……每次使用后用稀盐酸清洗……”而是直接放在外火焰上燃烧。演示钾的火焰反应时，可以先用铁丝沾少量合成胶，然后“粘”少量氯酸钾固体，直接燃烧。将钴载玻片置于挡风玻璃夹的空处进行观察。待铁丝稍冷后，即可重复实验。对于其他易受外界条件干扰、火焰颜色显示不明显的产品也可采用此方法。实验结束后，取下挡风玻璃夹并熄灭酒精灯。

改进的优点

通过增加挡风夹，可以防止实验过程中酒精灯火焰受到风的干扰，并且可以有效增加火焰长度而不遮挡火焰。

火焰反应

还可以形成背景色，保持学生的视线，有利于对比观察；采用专用铁丝浸取样品，解决了铂丝缺乏的问题，简化了操作。用合成胶水“粘”固体样品并燃烧，不仅不会影响火焰颜色的观察，还能有效防止样品飞溅，延长火焰颜色时间，简单实用。

7、其他信息

火焰反应

碱金属和其他一些金属与其相应离子的火焰反应可以用来分析物质的成分并鉴定有关物质。例如：钠或含Na+的化合物火焰反应呈黄色；钾或含K+化合物的火焰反应显色反应为浅紫色（透过钴玻璃）。

用户评论

枫无痕

我从小就对化学实验感到很着迷！焰色反应真是太神奇了，用不同的金属盐就可以烧制出各种颜色火焰，像是在天空画着美丽的彩绘，让人看得目不暇接!

    有5位网友表示赞同！

铁树不曾开花

小时候在学校做过焰色反应的实验，当时觉得挺酷的，现在重新回顾一遍，感觉这些知识点还挺基础的。但这个实验也反映了化学反应的多样性和复杂性，真是太奇妙了。

    有18位网友表示赞同！

窒息

文章讲得很有意思！以前没听说过火焰的颜色代表金属元素这种说法，我现在对焰色反应更加了解了，以后有机会要好好再体验一遍！

    有15位网友表示赞同！

该用户已上天

我也是学物理的，所以对于化学的研究一直比较感兴趣。这篇博文介绍的焰色反应原理很清晰，图片也很直观，让人很容易理解火焰颜色变化背后的原因。

    有12位网友表示赞同！

棃海

说的真好！我最近正学习有机化学，遇到一些实验需要用到焰色反应来鉴别物质。这篇文章让我重新认识了焰色反应的重要性，也对相关实验有了更深入的了解！

    有11位网友表示赞同！

万象皆为过客

我觉得文章内容还是比较详细的，但有些专业术语对于不太了解化学的人来说可能有点难以理解，希望以后的文章可以更加注重通俗易懂。

    有5位网友表示赞同！

败类

我对焰色反应一直很困惑，比如为什么不同的金属会产生不同的颜色？这篇博文终于帮我解开了这个疑问，原来是由于电子跃迁导致的！现在对焰色反应有了更深刻的认识。

    有9位网友表示赞同！

南初

文章写的太棒了，把我之前学过的知识都回顾了一遍，而且还介绍了很多新知识点。我想学化学的同学都可以从这篇文章中学到很多实用的东西!

    有12位网友表示赞同！

放血

感觉这篇博文并没有太多原创性，就是将一些常规的理论和实验操作汇总在一起，缺乏深度思考和创新性。

    有13位网友表示赞同！

红玫瑰。

焰色反应作为一种基础实验，确实很有必要进行学习和理解。但这篇文章的叙述比较枯燥乏味，缺乏趣味性和互动性，可以加入一些案例分析或实验视频来提高读者的阅读体验。

    有5位网友表示赞同！

寻鱼水之欢

其实焰色反应不仅仅是化学知识的体现，它还蕴含着许多科学文化的内涵。文章中应该更多地探讨它的历史背景、发展轨迹以及在现代科技领域的应用。

    有12位网友表示赞同！

◆乱世梦红颜

为什么焰色的颜色会这么丰富多彩？原来是金属离子的电子结构和热能的变化造成的啊！这篇文章让我对化学的奥妙有了全新的认识，太牛了！

    有17位网友表示赞同！

怀念·最初

我觉得这篇博文写的有些浅显，对于焰色反应的研究现状和发展前景没有进行深入探讨，希望作者可以进一步完善文章内容。

    有18位网友表示赞同！

风中摇曳着长发

我对金属元素及其特征性的颜色变化一直很好奇，这篇博文终于解答了我的疑惑！原来是由于在火焰中激发电子跃迁导致的彩色视觉效应。很神奇!

    有17位网友表示赞同！

长裙绿衣

化学实验真是太酷儿了，用简单的物质就能呈现出如此惊人的变化! 文章介绍的焰色反应非常有趣，我已经迫不及待去亲自动手试试了！

    有10位网友表示赞同！

念旧是个瘾。

我很喜欢这种将理论知识与实验操作相结合的方式，可以帮助我更好地理解和记忆化学概念。希望作者以后能继续创作更多这样的优质博文!

    有7位网友表示赞同！

没过试用期的爱~

焰色反应虽然是一项经典的实验，但随着学科的发展，是否还具有现实意义呢？文章中应该加入一些对最新研究趋势的分析和展望。

    有10位网友表示赞同！