焰色反應

焰色反應(英語:flame reaction),也稱焰色試驗(英語:flame test),是化學上用來測試某種離子是否在化合物中存在的方法,該反應為物理變化。

鹵化的焰色試驗

其原理是每種元素離子都有其個別的光譜,當受熱時原子的電子會躍遷至較高的不穩定能級,並以釋放一定頻率的光子的方式回到基態,從而發生焰色反應。樣本通常是粉或小塊的形式。以一條清潔且對化學惰性的金屬線(例如合金)盛載樣本,再放到本生燈的無光焰(藍色火焰)中。

由於鈉的金黃色火焰容易蓋過其他金屬的焰色,所以常用鈷藍玻璃英語Cobalt glass觀察其他金屬的焰色。

歷史

中國南北朝時期,著名的煉丹家和醫藥大師陶弘景在他的《本草經集注》中記載「以火燒之,紫青煙起,雲是真硝石(硝酸鉀)也」。說明人們很早就知道用焰色反應鑑別硝酸鉀[1]

常見的離子及其對應的焰色

元素符號 離子 元素名稱 焰色 圖片
As As3− 藍色  
B B3+ 青綠  
Ba Ba2+ 黃綠
Ca Ca2+ 磚紅  
Cs Cs+ 淺紫  
Cu(I) Cu+ 淺藍

難燃燒(氧化物成黑色)

Cu(II) Cu2+ (II) (無鹵素) 祖母綠  
Cu(II) Cu2+ (II) (形成鹵素化合物) 藍綠[2]
In In3+
K K+ 紫羅蘭色,透過藍色鈷玻璃觀察 [3]  
Li Li+ 洋紅  
Mn(II) Mn2+ 橙色  
Mo Mo+ 黃綠[來源請求]
Na Na+ 金黃  
P P3− 青綠
Pb Pb2+ 藍白  
Rb Rb+ 淺紫
Sb Sb3− 淺綠  
Se Se2− 天藍
Sr Sr2+ 深紅
Te Te2− 淺綠
Tl Tl3+
Zn Zn2+ 藍綠(或無色)  

焰色試驗的步驟

鉀的焰色試驗

  1. 先準備一支線,鈷藍玻璃及鹽或其溶液。
  2. 把線圈浸在濃鹽酸中以清除先前餘下的物質,再把線放在無光焰(藍色火焰)中直至沒有顏色的變化。
  3. 蒸餾水去離子水或純水沖洗線圈。
  4. 用線圈接觸鹽或溶液,通過無光焰(藍色火焰)中加熱。
  5. 當鈉離子存在於所測試的溶液中,用鈷藍玻璃過濾鈉離子的焰色。
  6. 最後將觀察焰色。鉀的焰色為明亮的紫紅色火焰。

銅的焰色試驗

  1. 先準備一支線圈及硫酸銅或其溶液。
  2. 把線圈浸在濃鹽酸(或其它強酸)中以清除先前餘下的物質,再把線圈通過無光焰(藍色火焰)中直至沒有顏色的變化。
  3. 蒸餾水去離子水或純水沖洗線圈。
  4. 用線圈蘸上硫酸銅或其溶液,通過無光焰(藍色火焰)中加熱。
  5. 本測試不必使用鈷藍玻璃過濾離子焰色。
  6. 最後將觀察焰色,銅的焰色為藍綠色。

參考文獻

  1. ^ 岳曉明. 焰色反应小史及其局限性. 中國化學課程網. 2007-07-16 [2016-09-06]. (原始內容存檔於2008-10-25). 
  2. ^ 焰色反应颜色总览. [2020-07-17]. (原始內容存檔於2021-02-03). 
  3. ^ Stefan V. Media Owl. 为何焰色反应需要使用蓝色钴玻璃. Socratic. [2020-07-17]. (原始內容存檔於2020-11-27).