淺析焰色反應(yīng)及其實驗改進措施

肖杰婷

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

【關(guān)鍵詞】焰色反應(yīng) 起源 原理 改進

一、焰色反應(yīng)的起源

焰色反應(yīng)的發(fā)現(xiàn)起源于1741年，一位名叫波特的化學(xué)工作者發(fā)現(xiàn)了硼砂的酒精溶液燃燒時呈現(xiàn)出美麗的綠色火焰，他并由此制定了檢查硼的特效反應(yīng)。這便是最早運用的焰色反應(yīng)。隨后不久，瑞典人戈特里布為了更清楚地觀察和區(qū)分當(dāng)時從事制作玻璃工藝品的人們發(fā)現(xiàn)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(xiàn)象，采用了鉑絲進行實驗，以求得火焰顏色的準(zhǔn)確。1860年，德國化學(xué)家本生運用分光鏡研究火焰，發(fā)現(xiàn)了銫元素，此后他又與基爾霍夫用同樣的方法發(fā)現(xiàn)了鎵。現(xiàn)今，仍有大量學(xué)者對引起焰色反應(yīng)的各元素展開深入研究。

二、焰色反應(yīng)的原理

焰色反應(yīng)，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(xiàn)特征的顏色的反應(yīng)。其原理是每種元素都有其個別的光譜。在化學(xué)上，常用來測試某種金屬是否存在于化合物。

焰色反應(yīng)是物理變化。它并未生成新物質(zhì)，焰色反應(yīng)是物質(zhì)原子內(nèi)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(zhì)結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)的改變。焰色反應(yīng)是某些金屬或它們的揮發(fā)性化合物在無色火焰中灼燒時使火焰呈現(xiàn)特征的顏色的反應(yīng)。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(yīng)在日常生活中的表現(xiàn)

焰色反應(yīng)在我們?nèi)粘Ｉ钪凶钪饕膽?yīng)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(fā)光發(fā)亮之外，還能產(chǎn)生各種絢麗多彩的圖案效果，主要是利用焰色反應(yīng)的原理。而根據(jù)焰色反應(yīng)的原理，我們也可以制作各種顏色的煙花，比如，根據(jù)焰色反應(yīng)中各元素灼燒時所呈現(xiàn)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(fā)出藍(lán)色火焰，則可以加入氯化銅；而橙色與紫色則是利用能發(fā)出不同火焰顏色的混合藥劑而制成的。

四、焰色反應(yīng)實驗的改進

在高中化學(xué)的學(xué)習(xí)中，我們都熟知了焰色反應(yīng)實驗的原理和方法，但是通過查閱大量文獻(xiàn)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(tǒng)的方法做焰色反應(yīng)實驗時操作復(fù)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(xù)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(yōu)點

（1）燃燒濾紙式焰色反應(yīng)。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(xì)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(xiàn)象；更換濾紙和滴管，可以做不同鹽的焰色反應(yīng)。

優(yōu)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(yīng)。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(xiàn)象。

優(yōu)點：能同時觀察到多種金屬的焰色反應(yīng)，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(fù)使用。

（3）鉀的焰色實驗改進與優(yōu)點。在我們所學(xué)的化學(xué)教材書中，鉀的焰色反應(yīng)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(lán)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(yīng)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(yōu)點：不用藍(lán)色鈷玻璃也能明顯地觀察到鉀的紫色焰色。

五、總結(jié)

焰色反應(yīng)在創(chuàng)造煙花給予我們絢麗的世界的同時，也使我們的化學(xué)學(xué)習(xí)充滿趣味。我們利用自己所學(xué)的知識，對焰色反應(yīng)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(xué)習(xí)。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