焰色反应

正文

你是否曾好奇，为什么不同的金属在火焰中会“说出”不同的颜色？今天，我们将从光谱与能量的视角，解读焰色反应背后的科学原理，揭开金属元素在火焰中呈现不同颜色的真实密码。

01实验原理

首先我们先来了解一下焰色反应背后能量的故事

焰色反应的本质，就是金属离子在受热过程中发生的能量吸收与释放：

首先当金属离子在火焰中受热时，其外层电子会吸收能量（E），从基态跃迁到激发态。这是一个储存能量的过程。

然而，处于激发态的电子并不稳定，它会迅速回落到较低能级即基态。在这个过程中，多余的能量会以光子的形式释放出来，形成我们看到的彩色火焰。

不同金属的电子结构和排布不同，所在的能级也不同，所以导致能极差也不同，因此释放出的光的波长也不一样。人眼对不同波长的光感知为不同颜色，这就是焰色各异的根本原因。

如下图所示

不同种类的金属所释放出来的光的波长，频率和能量不同，导致其所对应的光谱不同，所以能被人眼接收到的光也不同。

下面是不同金属所发出的不同的光

钠：亮黄色（波长约589 nm）

钾：浅紫色（需透过钴玻璃滤光观察）

铜：蓝绿色（波长约510 nm）

锂：洋红色

钙：砖红色

02实验步骤

实验步骤：

1． 取烧杯，在烧杯中加入20ml蒸馏水

2. 根据溶解度适量加入金属盐并形成饱和溶液（硼酸➡过饱和悬浊液）

3. 用滴管吸取约2-3ml饱和溶液和等量乙醇溶液在蒸发皿中混合

4. 手持线香末端，伸直手臂，明火引燃蒸发皿中的液体

5. 引燃后立即撤回线香，并将其妥善固定

6. 请务必确保蒸发皿完全冷却再进行下一次实验

20℃时不同金属盐的溶解度：

氯化钠: 35.9g/100ml

氯化钾: 34.2g/100ml

氯化钙: 70.0-74.5g/100ml

六水合氯化锶: 52.9g/100ml

氯化锂: 83.5g/100ml

硼酸: 5g/100ml

氯化钡: 35.8g/100ml

氯化铜：77.3g/100ml