化学自习室移动版

焰色反应是非常有趣的现象，关于焰色反应是这样表述的：“多种金属或 它们的化合物灼烧时使火焰呈特殊的颜色，这在化学上叫焰色反应。利用火焰的颜色可以检验一些金属或金属化合物。”那么焰色反应是怎样发生的？为 什么不同的金属火焰颜色不同？焰色反应是化学反应吗？

现代化学理论认为，焰色反应是一种鉴别金属元素的方法，这种鉴别方法的原理是金属元素原子的核外电子吸收能量，跃迁到高能轨道上，高能轨道上 的电子回到低能态时，以一定波长的光的形式释放出能量，不同的金属元素释 放出不同波长的光，根据这一特点可检验、鉴别元素。

根据量子学说，原子按其内部运动状态的不同，可以处于不同的定态。每 一定态具有一定的能量，它主要包括原子体系内部运动的动能、核与电子间的 相互作用能以及电子间的相互作用能。能量最低的态叫做基态，能量高于基 态的叫做激发态，它们构成原子的各能级（见原子能级）。高能量激发态可以 跃迁到较低能态而发射光子，反之，较低能态可以吸收光子跃迁到较高激发态，发射或吸收光子的各频率构成发射谱或吸收谱。量子力学理论可以计算 出原子能级跃迁时发射或吸收的光谱线位置和光谱线的强度。

当金属元素的原子在火焰或一定电场中时，核外运动的电子吸收一定的能量受到激发，就会改变其能级状态。原 子一旦被激发就变得不稳定而趋于返回较 低的能级状态，最终到达基态。在此过程中吸收或释放能量的方式之一是以光子的形式发射的。光子对应的光的波长与原子或离子的核外电子能级之间的能量差有关 (ΔE= hv)，由于不同的微粒其核外电子具有的能量不同，电子跃迁时能量改变值不同，对应的光的波长不同，因此不同的金属或它们的化合物灼烧时呈现的颜色就不同。

例如，钠原子的核外电子在一些能级之间发生的跃迁吸收光的波长如图1- 10所示。波长为589 nm的光对应可见光区的黄光，所以，钠的焰色反应呈黄色。

根据不同原子的能级图，可以计算出发生能级改变时发射光的波长。焰 色反应是金属原子在火焰灼烧时发生能级跃迁而发射的具有特征颜色的光。

需要指出的是，焰色反应的本质是金属原子吸收能量，由低能态向高能态 跃迁，高能态不稳定，当激发态原子从高能态向低能态跃迁时，便发出不同波 长的光。可见，仅从观察到的光谱来看，产生焰色是一个物理过程，但是，灼烧 至蒸气状态的过程中发生了化学反应。例如，食盐灼烧时气化为氯化钠气体， 氯化钠又分解为钠原子和氯原子。有些金属在灼烧产生焰色反应的同时，也会伴随化学反应的发生。