基本介紹
焰色反應是某些金屬或它們的揮發性化合物在無色火焰中灼燒時使火焰呈現特征的顔色的反應。有些金屬或它們的化合物在灼燒時能使火焰呈特殊顔色。
這是因為這些金屬元素的原子在接受火焰提供的能量時，其外層電子将會被激發到能量較高的激發态。處于激發态的外層電子不穩定，又要躍遷到能量較低的基态。不同元素原子的外層電子具有着不同能量的基态和激發态。在這個過程中就會産生不同的波長的電磁波，如果這種電磁波的波長是在可見光波長範圍内，就會在火焰中觀察到這種元素的特征顔色。利用元素的這一性質就可以檢驗一些金屬或金屬化合物的存在。這就是物質檢驗中的焰色反應。
進行焰色反應應使用鉑絲。
把嵌在玻璃棒上的鉑絲在稀鹽酸裡蘸洗後，放在酒精燈的火焰（最好是煤氣燈，因為它的火焰顔色淺、溫度高）裡灼燒，直到跟原來的火焰的顔色一樣時，再用鉑絲蘸被檢驗溶液，然後放在火焰上，這時就可以看到被檢驗溶液裡所含元素的特征焰色。
例如，蘸取碳酸鈉溶液灼燒時，看到的火焰呈黃色。蘸取碳酸鉀溶液，放到燈焰上灼燒，隔着藍色钴玻璃觀察，火焰呈淺紫色。實驗完畢，要用稀鹽酸洗淨鉑絲，在火焰上灼燒到沒有什麼顔色後，才能再去蘸另一種溶液進行焰色反應。
雖然金屬燃燒生成氧化物，屬于化學變化，但它令火焰改變顔色的過程，隻涉及核外電子的狀态，所以算是物理變化。
常見反應
鉀紫鋇黃綠，鈉黃锂紫紅；铷紫鈣磚紅，銅綠锶洋紅。
實驗原理
當堿金屬及其鹽在火焰上灼燒時，原子中的電子吸收了能量，從能量較低的軌道躍遷到能量較高的軌道，但處于能量較高軌道上的電子是不穩定的，很快躍遷回能量較低的軌道，這時就将多餘的能量以光的形式放出。而放出的光的波長在可見光範圍内（波長為400nm～760nm），因而能使火焰呈現顔色。
但由于堿金屬的原子結構不同，電子躍遷時能量的變化就不相同，就發出不同波長的光。
從焰色反應的實驗裡所看到的特殊焰色，就是光譜譜線的顔色。每種元素的光譜都有一些特征譜線，發出特征的顔色而使火焰着色，根據焰色可以判斷某種元素的存在。如焰色洋紅色含有锶元素，焰色玉綠色含有銅元素，焰色黃色含有鈉元素等。
實驗分析
鈉離子：
鈉的焰色反應本應不難做，但實際做起來最麻煩。因為鈉的焰色為黃色，而酒精燈的火焰因燈頭燈芯不幹淨、酒精不純而使火焰大多呈黃色。即使是近乎無色（淺淡藍色）的火焰，一根新的鐵絲（或鎳絲、鉑絲）放在外焰上灼燒，開始時火焰也是黃色的，很難說明焰色是鈉離子的還是原來酒精燈的焰色。要明顯看到鈉的黃色火焰，可用如下方法。
⑴方法一（鑷子－棉花－酒精法）：用鑷子取一小團棉花（脫脂棉，下同）吸少許酒精（95％乙醇，下同），把棉花上的酒精擠幹，用該棉花沾一些氯化鈉或無水碳酸鈉粉末（研細），點燃。
⑵方法二（鐵絲法）：①取一條細鐵絲，一端用砂紙擦淨，再在酒精燈外焰上灼燒至無黃色火焰，②用該端鐵絲沾一下水，再沾一些氯化鈉或無水碳酸鈉粉末，③點燃一盞新的酒精燈（燈頭燈芯幹淨、酒精純），④把沾有鈉鹽粉末的鐵絲放在外焰尖上灼燒，這時外焰尖上有一個小的黃色火焰，那就是鈉焰。
鉀離子：
⑴方法一（燒杯－酒精法）：
取一小藥匙無水碳酸鉀粉末（充分研細）放在一倒置的小燒杯上，滴加5～６滴酒精，點燃，可看到明顯的淺紫色火焰，如果隔一钴玻璃片觀察，則更明顯看到紫色火焰。
⑵方法二（蒸發皿-酒精法）：
取一藥匙無水碳酸鉀粉末放在一個小發皿内，加入１毫升酒精，點燃，燃燒時用玻棒不斷攪動，可看到紫色火焰，透過钴玻璃片觀察效果更好，到酒精快燒完時現象更明顯。
⑶方法三（鐵絲-棉花-水法）：
取少許碳酸鉀粉末放在一小蒸發皿内，加一兩滴水調成糊狀；再取一條小鐵絲，一端擦淨，彎一個小圈，圈内夾一小團棉花，棉花沾一點水，又把水擠幹，把棉花沾滿上述糊狀碳酸鉀，放在酒精燈外焰上灼燒，透過钴玻璃片可看到明顯的紫色火焰。
⑷方法四（鐵絲法）：
同鈉的方法二中的學生實驗方法。該法效果不如方法一、二、三。觀察鉀的焰色時，室内光線不要太強，否則淺紫色的鉀焰不明顯。
锂離子：
⑴方法一（鑷子-棉花-酒精法）：
用鑷子取一團棉花，吸飽酒精，又把酒精擠幹，把棉花沾滿Li2CO3粉末，點燃。
⑵方法二（鐵絲法）：跟鈉的方法二相同。
鈣離子：
⑴方法一（鑷子-棉花-酒精法）：
同鈉的方法一。
⑵方法二（燒杯-酒精法）：
取一藥匙研細的無水氯化鈣粉末（要吸少量水，如果的确一點水也沒有，則讓其在空氣吸一會兒潮）放在倒置的小燒杯上，滴加７～８滴酒精，點燃。
⑶方法三（藥匙法）：用不鏽鋼藥匙盛少許無水氯化鈣（同上）放在酒精燈外焰上灼燒。
锶離子：
方法一、二：同碳酸锂的方法一、二。
鋇離子：
⑴方法一（鐵絲－棉花－水法）：
取少量研細的氯化鋇粉末放在一小蒸發皿内，加入一兩滴水調成糊狀，取一小鐵絲，一端用砂紙擦淨，彎一個小圈，圈内夾一小團棉花，棉花吸飽水後又擠幹，把這棉花沾滿上述糊狀氯化鋇，放在酒精燈火焰下部的外焰上灼燒，可看到明顯的黃綠色鋇焰。
⑵方法二（棉花－水－燒杯法）：
跟方法一類似，把一小團棉花沾水後擠幹，沾滿糊狀氯化鋇，放在一倒置的燒杯上，滴加七八滴酒精，點燃。可與棉花＋酒精燃燒比較。
銅離子：
⑴方法一（鐵絲－棉花－水法）：同鋇離子的方法一相同。
⑵方法二（鑷子－棉花－酒精法）：同鈉離子方法。
⑶方法三（燒杯－酒精法）：同鉀離子的方法一。
⑷方法四（藥匙法）：同鈣離子的方法三。
焰色反應現象要明顯，火焰焰色要象彗星尾巴才看得清楚，有的鹽的焰色反應之所以鹽要加少量水溶解，是為了灼燒時離子随着水分的蒸發而揮發成彗星尾巴狀，現象明顯；而有的離子灼燒時較易揮發成彗星尾巴狀，就不用加水溶解了。
試驗步驟
(1)實驗用品：鉑絲或鐵絲、酒精燈或煤氣燈、濃鹽酸、藍色钴玻璃（檢驗鉀時用）。
(3)操作過程：①将鉑絲蘸濃鹽酸在無色火焰上灼燒至無色。②蘸取試樣（固體也可以直接蘸取）在無色火焰上灼燒，觀察火焰顔色（若檢驗鉀要透過钴玻璃觀察，因為大多數情況下酒精燈的火焰是黃色的，黃色與少量的紫色無法分别出來）。③将鉑絲再蘸濃鹽酸灼燒至無色，就可以繼續做新的實驗了。
幹擾
改進裝置和用具
對于常用型号的酒精燈，取一塊14×7.5cm2大小的薄鐵片，按2.5cm折兩次，變成長和寬各為2.5cm，高為14cm的擋風夾。将其下端稍彎曲，用時夾在酒精燈上。
再取幾根無鏽鐵絲分别固定在玻璃棒上，貼上标記。每根鐵絲專用于蘸取一種樣品。以此代替鉑絲（由于條件限制，許多學校沒有那麼多的鉑絲，分組實驗時更是如此）。
簡化操作程序
課堂演示實驗時，将酒精燈上擋風夾空缺的一面朝向學生。用專用鐵絲蘸取相應樣品。可以不“先灼燒……每次用完後都要用稀鹽酸洗淨……”而直接置于外焰部位灼燒。
演示鉀的焰色反應時，可先用鐵絲蘸取少量合成膠水，再“粘上”少量氯酸鉀固體直接灼燒，把钴玻片置于擋風夾空缺部位進行觀察，待鐵絲稍冷後可重複進行實驗。對于其它易受外界條件幹擾，焰色展示不明顯的也可采用此法。實驗結束後，取下擋風夾，熄滅酒精燈。
改進後的優點
通過增設擋風夾既能避免實驗時酒精燈火焰受風幹擾，能有效地提升火焰的長度，又不會擋住學生視線，還可以形成背景底色，有利于對比觀察；改用專用鐵絲蘸取樣品解決了缺少鉑絲之苦，還能簡化操作。而用合成膠水“粘”取固體樣品灼燒，不但不會影響觀察焰色，還能有效防止樣品飛濺，延長焰色時間，簡單實用。
鑒定黃金的純度
黃金的純度在中國亦叫做成色，十份黃金中含幾份純金，通常就稱黃金的成色是幾。
鑒别黃金的方法有多種，古希臘的阿基米德就曾用浮力的方法為國王萊洛内二世的金冠鑒别真僞；而古羅馬人則用試金石來鑒别黃金的純度。
在中國有“七青八黃九紫十赤”的“成色識金法”，“金入猛火、色不精光”和“黃金入火，若生五色氣者則内有銅也”等。這實際上就是利用灼燒黃金時産生的火焰顔色來鑒别黃金的純度。
人們知道，多種金屬或它們的化合物灼燒時能使火焰呈特殊的顔色，在化學上叫做焰色反應。
例如常見的幾種金屬或離子的焰色：鉀——紫色，鈉——黃色，锂——紫紅色，鋇——黃綠色，銅——綠色等。上面說到的用灼燒黃金的火焰顔色來鑒别黃金的方法，就是利用了焰色反應的原理，黃金純度不同，其焰色亦不同。
