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现行苏教版《化学1 (必修）》第22面中关于“焰色 反应”的叙述为：许多金属或它们的化合物在火焰上灼 烧时都会使火焰呈现特殊的颜色，这叫做焰色反应 (flame test)。例如,钠的焰色为黄色，钾的焰色为紫色。 根据火焰所呈现的特殊焰色，可以检验金属或金属离子 的存在。

日常教学中,很多一线教师在解读该内容时常常会 形成并传达出这样的认识:①焰色反应是元素的性质， 同时适用于其单质及化合物；②焰色反应除灼烧条件 外，不需其他外物辅助;③焰色反应是很多金厲元素的 性质，非金属元素没有;④焰色反应属物理变化

上述内容中某些不免犯了以偏概全的错误，为此，笔者拟对焰色反应的认识进行进一步地论证，并作一些必要的补正。

一、焰色反应的发现史

在西方很多化学史资料中，都记载着“焰色反应”的 最早发现者是德国的化学家马格拉夫（ 1709 - 1782): 其父为普鲁士王朝宫廷药师，他自幼随父学习化学和药 学。1758年,在一次实验中马格拉夫将两种“碱”[锅灰 碱（即K₂CO₃,笔者注，下同）和苏打]的粉末分别撒在 酒精灯火焰上，发现苏打使火焰呈黄色，而锅灰碱却使 火焰呈紫色。

事实上“焰色反应”的最先发现者应是中国的陶弘景。陶弘景(456～536)，字通明，人称华阳真人，丹阳秣陵(今江苏南京)人，南北朝时梁代道教思想家、著名医药学家。学富五车，曾仕齐，拜左卫殿中将军，后辞官隐居句曲山(即茅山，在今南京东南)，梁武帝礼聘不 出，但凡朝廷大事辄就咨询，时人称“山中宰相”。陶弘景学识渊博，著述颇富，作品有《本草经集注》《集金丹黄白方》《二牛图》等。其中，《本草经集注》明确提及： 先时有人得一物，其色理与朴消(Na₂SO₄ )大同小异， 月出月出如握雪不冰。强烧之，紫青烟起，仍成灰，不停沸， 如朴消，云是真消石(KNO₃ )也。此中的“紫青烟起”即 是钾盐所特有的性质。可见，1 400多年前陶弘景就已发现“焰色反应”并利用它来鉴别消石和朴消，早于马格 拉夫1 200多年。 

二、焰色反应的生色原理 

根据量子论学说，原子核外的电子均处于一定的能级，一个原子只允许有某几种特定值的电子能级，它们以不连续的状态存在，即能量是量子化的。当原子或分子借助火焰、火花或在几伏的电势下被加速激发时，部分电子就会吸收一定的能量跃迁至较高的能级(激发态)，从而变得很不稳定。在重新返回基态时，原先吸收的能量就主要以光子的形式释放出来。光子对应光的波长可根据(其中h为普朗克常数，c为光速，λ为光的波长)计算而得。 

在焰色反应实验中，不同金属或它们的化合物在灼烧时会放出多种不同波长的光，在肉眼能感知的可见光范围内，因不同光的波长不同，呈现的颜色也就存在差异。如钠原子低能级之间发生的跃迁情况可用附图表示，其中电子在基态与第一激发态之间跃迁时： 

波长为589 nm的光属于可见光区的黄光，所以钠的焰色反应呈黄色。同理，我们可计算其他常见金属离子对应的可见光区谱线波长及所呈焰色，具体见表1。 

因此，焰色反应发出的光是由多种频率的光组成(在光谱学上表现出一系列的谱线)，而肉眼所观察到的 是可见光范围内不同频率的多种光的综合结果。像镁、铝和银等元素因在可见光区没有谱线而无特征的焰色。 

三、部分非金属也有焰色反应 

教材介绍，许多金属或它们的化合物在火焰上灼烧 时都会使火焰呈现特殊的颜色。很多教师据此推出，只有金属元素才可能有焰色反应，非金属元素不具有此性质。事实果真如此吗?虽然能发生焰色反应的非金属 元素比较少见，但却并非没有。 

如，现行高校无机化学实验教材中一般都有硼化合物的焰色反应实验。焰色反应是硼化合物的重要性质之～ ，常用于硼化合物的定性检验。当硼酸和乙醇(或甲醇)在浓硫酸存在时发生酯化反应，生成挥发性的硼酸酯，其燃烧时会产生特有的绿色火焰。反应原理为： 

实验中，乙醇既作反应物，又作燃料；浓硫酸起催化剂和脱水剂的作用。此外，硼砂等硼酸盐与硫酸混合时反应生成硼酸，进而与乙醇发生酯化反应，燃烧时发生焰色反应。因此，利用焰色反应可以用来检验硼酸或硼酸盐等。 

除硼元素外，诸如砷、磷、硒、碲等非金属元素焰色反应时也有其特征的火焰颜色。 

四、卤索等对焰色反应的影响 

在苏教版《有机化学基础(选修)》第7面编排了铜丝燃烧法定性确定有机物中是否含卤素的内容：将一根纯铜丝加热至红热，蘸上试样，放在火焰上灼烧，如存在卤素，火焰为绿色。言外之意，铜丝本身灼烧时并不会显绿色，必须在卤族元素的配合下才显色。 

众所周知，我们通常认为焰色反应是元素的性质，金属单质与其化合物应该是保持一致的，中学教材也都 认为铜元素的焰色为绿色。我们对教材中“铜丝燃烧 法”的叙述又当如何理解?焰色反应是否还受到其他一 些我们未知因素的影响?笔者进行了实证探索并查阅了大量资料。 

实验1．取两段铜丝，其中一根用砂纸充分打磨去除表面氧化层。然后将打磨过的和未打磨的铜丝分别用酒精灯外焰灼烧，前者火焰无明显变化，后者略显绿色， 停止加热后两段铜丝均变黑。再次灼烧，两者的火焰均不变绿色。 

实验2．取一段铜丝，用酒精灯灼烧至黑色，趁热插入无水乙醇中，铜丝又重新恢复红色，并有光亮的金属 光泽，反复2～3次。将用无水乙醇处理过的洁净铜丝 再次灼烧时，观察不到火焰呈现绿色的现象；若将其一端用手盘成团状(粘有少量汗渍)后继续灼烧，火焰呈现 浅绿色。 

可见，铜单质及氧化铜并不会发生焰色反应。实验也说明，未处理的铜丝表面可能因存在部分杂质(如油渍、汗渍等)而使焰色反应呈绿色，我们可以选用无水乙醇加热洗涤的方法处理铜丝表面的杂质以防止干扰，效果较好。 

实验3．取7根预先用无水酒精处理过的洁净铜丝，分别蘸取少量氯化铵溶液、硝酸铵溶液、溴水、碘水、稀盐酸、稀硝酸和醋酸溶液，用酒精灯灼烧时焰色均呈现不同程度的绿色。 

实验4．取3根预先用无水酒精处理过的洁净铜丝，分别蘸取稀硫酸、硫酸铵溶液和氟化铵溶液，用酒精灯灼烧时焰色均未出现变绿的现象。 

实验3和实验4表明，卤族元素(除氟外)的存在均可使铜丝在灼烧时呈现明显的绿色火焰，蘸取醋酸、硝酸及硝酸盐溶液也有相同现象，而硫酸和硫酸铵溶液则没有。由此可见，不同介质对铜的焰色反应有影响。 

由文献查得，做焰色反应时，要求被试验的物质要有较大的挥发性。只有物质挥发出来，在灼烧时其内部电子才能充分受热激发，从而出现明显的焰色反应。为此，由于单质铜、氧化铜和氟化铜没有挥发性，不能使焰色变绿，而除氟外其他卤素与铜形成的化合物灼烧时易挥发，因此焰色反应时绿色明显。值得注意的是，许多不含卤素的物质，如某些羧酸、吡啶、喹啉、脲和硫脲等，也能产生挥发性的铜盐而使焰色变绿，但形成的挥发性 铜(1)盐的焰色存在细微的差别，如有卤素时铜(1I) 盐的焰色呈蓝绿色，而无卤素时铜(II)盐的焰色则是祖母绿。 

还要补充说明的是，碱金属、碱土金属及其他很多金属的硫酸盐一般极难挥发，硝酸盐虽能挥发，但强热 后有的会生成难挥发的氧化物，这些都不利于焰色反 应。为此，通常我们在挑选合适的金属盐溶液进行焰色反应时，一般优先选择对应的盐酸盐进行实验，而很少会使用硝酸盐、硫酸盐等；在焰色反应中使用的铂丝，我 们在洗涤时也常常选择盐酸作洗涤液，一般不使用硝酸和硫酸。 

在文献查阅过程中，笔者也有意外的发现—— 即使是同一元素在不同价态时的焰色也可能存在差别。如维基百科有介绍：单质铜无焰色反应，无卤素时铜(I) 盐的焰色为浅蓝色，无卤素时铜(Ⅱ)盐的焰色则是祖母绿；我们一般认为单质铁无焰色反应，而Fe(Ⅲ)则有金黄色的焰色。 

五、对焰色反应名称的商榷 

中学化学中常指的“反应”，一般是特指化学反应 (变化)。由本文第二部分关于生色原理的讨论可以得出，焰色反应是由于金属或者金属化合物在火焰灼烧时原子发生能级跃迁而发射了具有特征颜色的光。在整个实验过程中只改变了原子的能级状态，并没有产生新的物质，即焰色反应不是化学反应。可见，“焰色反应” 的名称值得商榷。 

“焰色反应”一词译自英语“flame test”。在中学化学教学中，我们在利用物质的物理性质进行分离、鉴别 时，一般也只称“实(试)验”而不说“反应”，如蒸馏实 验、纸层析实验、物质溶解性试验等。笔者认为将“flame test”直译为“焰色实验”或“焰色试验”可能更贴切，更能保持原文风范。国内一些外文译著中也不乏这种翻译的先例，如裘新翻译的《化学综合定性分析》等，港澳台及新加坡等的中文教材中也一般采用“焰色实验”。这样翻译在显得贴切、科学的同时，也更有利于科技文化的交流。 

当然，还需要特别指出的是，有些物质灼烧并产生焰色的同时，也会伴随化学反应的发生，例如金属钠灼烧的同时生成过氧化钠，但这两者间有着本质的区别。