淺析焰色反應及其實驗改進措施

肖杰婷

【摘要】本文從焰色反應的起源、原理著手，對焰色反應在日常生活中的表現進行了總結，同時，對中學化學中焰色反應的實驗提出了相應的改進措施。從而讓我們對焰色反應及其實驗有了更全面的認識和了解。

【關鍵詞】焰色反應 起源 原理 改進

一、焰色反應的起源

焰色反應的發現起源于1741年，一位名叫波特的化學工作者發現了硼砂的酒精溶液燃燒時呈現出美麗的綠色火焰，他并由此制定了檢查硼的特效反應。這便是最早運用的焰色反應。隨后不久，瑞典人戈特里布為了更清楚地觀察和區分當時從事制作玻璃工藝品的人們發現的某些金屬氧化物會使玻璃熔塊的火焰染上特殊的顏色現象，采用了鉑絲進行實驗，以求得火焰顏色的準確。1860年，德國化學家本生運用分光鏡研究火焰，發現了銫元素，此后他又與基爾霍夫用同樣的方法發現了鎵。現今，仍有大量學者對引起焰色反應的各元素展開深入研究。

二、焰色反應的原理

焰色反應，也稱作焰色測試及焰色試驗，是某些金屬或它們的化合物在無色火焰中灼燒時使火焰呈現特征的顏色的反應。其原理是每種元素都有其個別的光譜。在化學上，常用來測試某種金屬是否存在于化合物。

焰色反應是物理變化。它并未生成新物質，焰色反應是物質原子內部電子能級的改變，通俗的說是原子中的電子能量的變化，不涉及物質結構和化學性質的改變。焰色反應是某些金屬或它們的揮發性化合物在無色火焰中灼燒時使火焰呈現特征的顏色的反應。有些金屬或它們的化合物在灼燒時能使火焰呈特殊顏色。

三、焰色反應在日常生活中的表現

焰色反應在我們日常生活中最主要的應用便是制作煙花，我們不難想象，煙花在燃燒的時候除了能夠發光發亮之外，還能產生各種絢麗多彩的圖案效果，主要是利用焰色反應的原理。而根據焰色反應的原理，我們也可以制作各種顏色的煙花，比如，根據焰色反應中各元素灼燒時所呈現的顏色（如表1所示），如果你想要制作紅色的焰花，則可以加入氯化鍶；如果想要綠色火焰的煙花，則可以加入氯化鋇、氧化鋇；如果想使煙花發出藍色火焰，則可以加入氯化銅；而橙色與紫色則是利用能發出不同火焰顏色的混合藥劑而制成的。

四、焰色反應實驗的改進

在高中化學的學習中，我們都熟知了焰色反應實驗的原理和方法，但是通過查閱大量文獻資料，可以對此實驗進行改進，具體如下：

（一）原始的實驗方式與缺點

用傳統的方法做焰色反應實驗時操作復雜，耗時較長；由于鉑絲蘸取的鹽溶液的量較少，因此色斑較小，持續時間較短，實驗的可見度和觀賞性都較差，因而實驗效果并不明顯，且白天光線較強，晚上做這個實驗效果會更好一些。基于以上原因，實驗的改進是有必要的。

（二）改進后的實驗方式與優點

（1）燃燒濾紙式焰色反應。將濾紙卷成較緊實的、外徑為1mm、長度為2cm的圓筒，一半插入滴管的毛細管端；取下滴管的膠頭，向滴管中滴入一種鹽溶液約1mL；再套上膠頭，使滴管傾斜約45。，在酒精燈外焰灼燒濾紙，觀察現象；更換濾紙和滴管，可以做不同鹽的焰色反應。

優點：實驗材料價格低廉，操作簡單易行；因濾紙中始終有灼燒液存在，基本避免了燃燒載體對實驗效果的影響。

（2）燃燒棉花條或石棉線式焰色反應。在鐵架臺上固定一根長約50cm的玻璃棒；將脫脂棉制成長30cm、寬3cm的幾個長條（或石棉線用酒精浸透），把幾種金屬鹽的粉末分別均勻灑在棉花條上（或石棉線上），用酒精潤濕；將棉花條按一定順序纏繞在玻璃棒上，各條棉花的間隔約為10cm；點燃棉花，觀察現象。

優點：能同時觀察到多種金屬的焰色反應，便于對比；操作簡便，材料易取；此裝置能夠較長時間放置并且可多次反復使用。

（3）鉀的焰色實驗改進與優點。在我們所學的化學教材書中，鉀的焰色反應實驗方法如下：將鉑絲或鐵絲用鹽酸洗凈后放在酒精燈外焰上灼燒至沒有顏色時，再蘸取碳酸鉀在酒精燈外焰上灼燒，透過藍色鈷玻璃觀察火焰的顏色。然而在實際中，蘸取碳酸鉀溶液很難觀察到紫色的焰色，而且碳酸鉀粉末顆粒很小，不易蘸取，實驗難以成功。因此，鉀的焰色反應需要改進。將碳酸鉀溶液改成碘化鉀溶液，將鉑絲或鐵絲繞成圓盤壓成勺狀后，舀取一小塊硝酸鉀晶體（顆粒比碳酸鉀大）在酒精燈火焰上灼燒，觀察火焰顏色。

優點：不用藍色鈷玻璃也能明顯地觀察到鉀的紫色焰色。

五、總結

焰色反應在創造煙花給予我們絢麗的世界的同時，也使我們的化學學習充滿趣味。我們利用自己所學的知識，對焰色反應的實驗加以改進，在使實驗效果更好的同時也落實自己的學習。因此，我們需要利用知識來對生活中不足的地方做出更多的改進。endprint