談改進焰色反應演示實驗

〔關鍵詞〕 焰色反應;課堂演示;實驗觀察

〔中圖分類號〕 G633.81〔文獻標識碼〕 C

〔文章編號〕 1004—0463(2010)06(A)—0055—02

當堿金屬及其化合物在火焰上灼燒時，原子中的電子吸收了能量，從能量較低的軌道躍遷到能量較高的軌道，但處于能量較高軌道上的電子是不穩定的，很快躍遷回能量較低的軌道，這時就將多余的能量以光的形式放出。而放出的光的波長在可見光范圍內(波長為400nm～760nm)，因而能使火焰呈現顏色。但由于堿金屬的原子結構不同，電子躍遷時能量的變化就不相同，發出不同波長的光，從焰色反應的實驗里所看到的特殊焰色，就是光譜譜線的顏色。每種元素的光譜都有一些特征譜線，發出特征的顏色而使火焰著色，根據焰色可以判斷某種元素的存在。如焰色為洋紅色是含有鍶元素，焰色為玉綠色是含有銅元素，焰色為黃色是含有鈉元素等。因此，焰色反應常用于語檢測化合物中是否存在堿金屬元素。

焰色反應是高中必做的演示實驗，其目的是通過灼燒鉀、鈉等金屬化合物或單質，觀察火焰的顏色以驗證鉀、鈉等金屬化合物及單質的焰色反應的顏色，從而讓學生理解不同的堿金屬元素會有不同的焰色，進而學會通過焰色判斷常見堿金屬元素的能力。按現行教材做焰色反應實驗會遇到下列諸多問題:

1. 鉑絲價格非常昂貴。一般縣城中學實驗室都沒有，更別說鄉村中學了。

2. 鉑絲使用壽命短。在反復灼燒、彎曲的情況下，容易折斷。

3. 實驗現象不明顯。鉑絲即使在彎曲后，附著面也很小，很難在酒精燈的外焰上灼燒出較大、便于觀察的火焰來。

4. 浪費時間。每次檢驗后要用鹽酸清洗鉑絲，并在火焰上灼燒到沒有顏色為止，一般需清洗很多幾次才能達到目的，很費時。

5. 鉀的化合物灼燒時，紫色不易觀察，需透過藍色鈷玻璃才能看到，做演示實驗可見度低，可見面小。

筆者對本實驗稍加改進，使之不但便于操作、簡單易行，而且現象明顯。不但能克服以上所有弊端，而且不受條件的限制，使所有鄉村中學的學生都能親眼目睹焰色反應的美麗現象。

教材中之所以用鉑絲，主要是鉑元素沒有明顯的焰色。基于前面分析的弊端，我想，究竟有沒有其他的物品可以替代鉑絲呢?既沒有明顯的焰色，又易于附著被檢測物?在我的反復試驗之后，我發現，侵濕的棉花團完全可以代替鉑絲，而且在代價、操作、耗時、現象等方面更優于鉑絲。故對本實驗進行如下改進:

實驗用具及試劑

若干個小棉花團、鐵坩堝、坩堝鉗、70%的酒精、蒸餾水、CuCl2晶體、NaCl晶體、KCl晶體、石棉網、鐵架臺、燒杯、鐵圈、打火機等。

實驗過程

在鐵坩堝中加入適量的酒精，直接將其點燃(可觀察到幾近無色的火焰)。用坩堝鉗夾住棉花團并用蒸餾水浸濕后，直接在火焰上點燃，可以看到并無焰色反應(目的是向學生說明濕潤的棉花不能使火焰變色)。然后分別蘸上CuCl2晶體，NaCl晶體和KCl晶體等在火焰上燃燒，觀察各種晶體的焰色反應。該實驗驗中在每次蘸取不同樣品時，要更換棉花團。

實驗現象

由于浸濕的棉花團在酒精火焰上直接灼燒時不會使焰色發生任何變化，且浸濕的棉花團極易粘附大量的被檢物，因此，當將粘附大量被檢物的濕棉花團在酒精火焰上灼燒時，可以觀察到鐵坩堝上空的無色火焰變為綠色(銅的化合物)、黃色(鈉的化合物)或紫色(鉀的化合物)的火焰。

實驗小結

實驗改進后的優點很多。實驗不須鉑絲，成本小，便于廣大鄉村中學的實驗教學;操作簡單，費時少，不需清洗，用過的棉花團棄入燒杯后作垃圾處理即可;酒精直接燃燒的火焰為淡藍色，對鈉的焰色影響小;火焰焰色特別明顯，而且觀察鉀的化合物的焰色不需要用藍色鈷玻璃，全班每個同學都可清楚地看到鈉、鉀的焰色反應。