高中化學/目錄/焰色反應
實驗準備
[編輯]所需器材
[編輯]潔淨的鉑絲（可用鐵絲替代），酒精燈，藍色鈷玻璃
所需試劑
[編輯]氯化鈉晶體，氯化鉀晶體，稀鹽酸
實驗步驟
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- 將鉑絲放在酒精燈火焰上灼燒至無色。
- 用鉑絲蘸取少量氯化鈉晶體，將其在火焰上灼燒，觀察火焰的顏色。
- 用稀鹽酸將鉑絲洗淨。
- 用鉑絲蘸取少量氯化鉀晶體，將其在火焰上灼燒，透過藍色鈷玻璃觀察火焰的顏色。
實驗現象
[編輯]將氯化鈉固體在火焰上灼燒後，火焰變為黃色。而將氯化鉀晶體灼燒後，透過藍色鈷玻璃可以觀察到火焰變為紫色。
由於鈉鹽與鉀鹽都可溶，故不能使用沉澱的方法來檢驗這兩種離子，使用焰色反應就可以實現與的鑑別。（其他離子的檢驗方法，請參見§2.1.7 離子檢驗）
實驗原理
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許多金屬或它們的化合物在火焰上灼燒時都會使火焰呈現焰色，這叫做焰色反應（flame test），這是檢驗金屬或金屬陽離子最簡單的一種方法。那麼這種檢驗方法的原理是什麼呢？這與原子的結構有關。
原子中的電子是按照電子層來排布的，而每一層都有不同的軌道，這些軌道有能量高低之分。當金屬或金屬化合物在火焰上灼燒時，金屬離子吸收了能量，有一部分電子躍遷到能量較高的軌道上，金屬離子由基態轉變為激發態。激發態的離子不穩定，很快便會轉變為穩定的基態離子並且放出能量，這時能量以光能的形式表現出來。不同元素的光譜是不一樣的，金屬離子放出光能時，會放出波長不同的光，利用不同元素的光譜，我們不僅可以鑑別元素，也可以發現新的元素（比如氦、銣）。根據這個原理，現代化學分析測試中，用原子吸收光譜確定物質中含有的金屬元素。
思考與延伸
[編輯]互相干擾的光譜
[編輯]在觀察鉀元素的焰色時，需要透過藍色鈷玻璃觀察焰色，為什麼要這麼做呢？
我們知道，我們肉眼能夠看到的可見光，是由紅、橙、黃、綠、青、藍、紫7種顏色構成的，紅色光的波長最長（約700nm），紫色光的波長最短（約400nm）。無論是金屬鉀還是鉀鹽，都會混有鈉或者鈉鹽的雜質，鈉的焰色是黃色，黃色光的波長比紫色光長，會造成干擾。藍色鈷玻璃可以將黃色光濾去，透過藍色鈷玻璃就能夠觀察到鉀元素的紫色火焰了。實驗開始前先將鉑絲在火焰上灼燒至無色，也是這個原因，這樣可以防止焰色間的干擾。
拓展實驗：彩虹色的焰色反應
[編輯]利用不同元素的焰色反應，我們可以製造出一條「火焰彩虹」，視覺效果將十分震撼。如果需要觀看該實驗的視頻，請點擊此連結：[1]
附：常見元素的焰色反應
[編輯]| 元素 | 焰色 |
|---|---|
| 紫紅色 | |
| 金黃色 | |
| 淡紫色 | |
| 紫色 | |
| 藍色 | |
| 翠綠色 | |
| 白色 | |
| 磚紅色 | |
| 洋紅色 | |
| 黃綠色 | |
| 桃紅色 | |
| 綠色 | |
| 嫩綠色 | |
| 藍色 | |
| 藍色 |
