或许你也有过这样的体验:不小心将酱汤泼翻在炉中,燃烧的火焰会瞬间出现黄色火苗。这是因为酱汤中含有食盐成分的关系。准确地说,这是食盐中的钠成分遇高温而产生了“焰色反应”。日本东京大学工程学部化学科的户屿直树副教授首先向我们介绍了什么是“焰色反应把碱性金属、碱性土类金属等盐类物质投人火中,使其遭遇高温时,火焰会显出各元素固有的颜色,这就是"焰色反应"。”在原子核的周围有好几道轨道,电子就在这轨道上转圈。这个表达严格地说并不一定准确,但还是让我们暂且以这个模式来思考:我们把电子从内侧的能量较低的轨道开始循序拥积的状态叫做基础状态,这是一种稳定的状态。
“在基础状态中,处于低能量位置的电子在火焰中吸收能量后,就向高能量的轨道转移,这种状态叫做激励状态,由于激励状态是一种非常不稳定的状态,电子又要回到基础状态,即原先的轨道来。当它回到基础状态时,已吸收了的能量就以类似光的电磁波的形式释放出来。”处于激励状态的原子和分子,在碰到同自己释放的光一样的光时,受其诱导也发出光来。现代光学登峰造极的激光就是应用了这个原理创造的。那么,就像钠会发出黄色,铜会发出绿色一样,不同的原子也会有颜色的差异,“所谓光的颜色,它是由波长决定的,而波长又是由能量决定的。由于不同的原子其电子数和轨道的能量都有差异,释放的能量,亦即光的颜色(波长)当然也不—样了。”换句话说,分析一下光谱的话就能识别不同的原子。据说过去人们就是通过“焰色反应”来发现新元素的,而在我们身边,点缀夜色的礼花也是“焰色反应”的恩赐。
当碱金属及其盐在火焰上灼烧时,焰色反应原子中的电子吸收了能量,从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道,但处于能量较高轨道上的电子是不稳定的,很快跃迁回能量较低的轨道,这时就将多余的能量以光的形式放出。而放出的光的波长在可见光范围内(波长为400nm~760nm),因而能使火焰呈现颜色。焰色反应是物理变化。它并未生成新物质,焰色反应是物质原子内部电子能级的改变,通俗的说是原子中的电子能量的变化,不涉及物质结构和化学性质的改变。
焰色反应,也称作焰色测试及焰色试验,是某些金属或它们的化合物在无色火焰中灼烧时使火焰呈现特征的颜色的反应。其原理是每种元素都有其个别的光谱。样本通常是粉或小块的形式。用一根清洁且较不活泼的金属丝(例如铂或镍铬合金)盛载样本,再放到无光焰(蓝色火焰)中。在化学上,常用来测试某种金属是否存在于化合物。同时利用焰色反应,人们在在烟花中有意识地加入特定金属元素,使焰火更加绚丽多彩。焰色反应是某些金属或它们的挥发性化合物在无色火焰中灼烧时使火焰呈现特征的颜色的反应。有些金属或它们的化合物在灼烧时能使火焰呈特殊颜色。
焰色反应是什么?用不同化学元素接触火焰,有趣的科学现象发生了