焰色反应是化学变化还是物理变化

焰色反应是化学变化还是物理变化

姓名：吴昊学号： 090901128

摘要：高中化学课本上对焰色反应的定义是：很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰显出特殊的颜色，这种现象称为焰色反应。焰色反应是一种鉴别化合物中所含金属元素的方法，因此焰色反应是一种元素分析法，它是基于原子的核外电子吸收能量,跃迁到高能轨道上,高能轨道上的电子回到低能态时,又以光的形式释放出能量的原理来检验、鉴别元素的。焰色反应发出的光是由多种频率的光组成(在光谱学上表现出一系列的谱线),肉眼所观察到的是这多种频率的光的综合结果。焰色反应中,可能没有化学反应发生,如灼烧氯化钠等难以分解的盐;也可能有化学反应发生,如灼烧金属钠、碳酸钠等,但是其焰色都是黄色。焰色反应与有无化学变化没有关系。化学上指的“反应”,一般是指化学变化(反应)。焰色反应是利用物质的物理变化,因而此处用“反应”一词便值得商榷。

关键词：焰色反应、物理变化、化学反应、原子跃迁、元素分析

正文：

焰色反应实验是高中第一册(必修)第二章第三节《碱金属元素》中的重要实验。高中化学课本上对焰色反应的定义是：很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰显示出特殊的颜色，这种现象称为焰色反应。焰色反应是一种鉴别化合物中所含金属元素的方法,由于它是通过直接观察火焰的颜色来实现的,因此作为演示实验能够引起学生的极大兴趣。但是课本中没有涉及焰色反应实验的原理,学生理所当然地把焰色反应看作化学反应,所以焰色反应是一个物理变化还是化学变化值得探讨。

现代化学理论分析，焰色反应是一种鉴别化合物中所含金属元素的方法，这种鉴别方法是的原理是原子的核外电子吸收能量,跃迁到高能轨道上,高能轨道上的电子回到低能态时,又以光的形式释放出能量的原理来检验、鉴别元素的。焰色反应发出的光是由多种频率的光组成(在光谱学上表现出一系列的谱线),肉眼所观察到的是这多种频率的光的综合结果。

常见的金属焰色都有：Li紫红色，Na黄色，K浅紫色，Rb紫色Ga砖红色Sr洋红色Cu绿色Ba黄绿色Co淡蓝色。但是焰色反应的局限性在于以肉眼观察颜色只是粗略的,许多物质像锂盐与锶盐焰色非常相近都为红色就无法判别,使焰色反应的辨别就受到限制,而且焰色反应的一般是在高温或电火花作用下发生的，是否发生化学变化有待讨论。

研究焰色反应首先要研究焰色反应的原理，要理解焰色反应的原理就必须先从玻尔模型和光谱说起。玻尔模型是1913年N.Bohr在前任工作基础上提出的原子模型，他主要包括○1定态轨道概念：玻尔假定原子核外电子在轨道上运行时具有一定的不变的能量，不会释放能量，这种状态叫做定态。能量最低是的定态叫做基态，能量高于基态的定态叫做激发态，由于电子是在原子核势能场中运动的，它的轨道不是任意的它只能在以原子核为中心的某些能量确定的圆形的轨道上运动，电子在定态轨道上运动时，既不吸收能量也不释放能量。○2轨道能级概念：不同的定态轨道是不同的，离原子核越近的轨道能量越低，电子被原子核束缚得越牢，反之离核越远的轨道，能量越高，轨道的这些不同的状态称为能级。在高温火焰、电火花或电弧等作用下，基态原子中的电子因为获得能量，跃迁到离核越远能量越高的轨道

上去，也就是形成激发态。离核越近的轨道，能级越低，势能值也越负。○

3电子吸收光子就会跃迁到能量较高的激发态，反过来，激发态的电子会放出光子，返回基态或能量较低的激发态，光子的能量为跃迁前后两个能级之差，这就是所谓的跃迁规则，可以用公式来表示有)11(1)11(E 22212221n n hc B n n B -=-=∆λ。公式中的λ是光的波长，由此可以推断出电子跃迁所放出的能量跟所放出光的波长有关，物理学研究光的颜色是跟光的波长有关的，有“赤橙黄绿蓝靛紫”之说，从红色到紫色，光的波长越来越短，光子能量越来越强。因此金属元素在灼烧时火焰所呈现的颜色正是由原子跃迁而来的。

其次要探究的是颜色反应之中是否有化学变化的发生。化学反应（变化）的定义是相互接触的分子间发生原子或电子的转换或转移，生成新的分子并伴有能量的变化的过程；化学变化实质是旧键的断裂和新键的生成。而从上述的焰色反应原理可以看出来在原子跃迁的过程中，电子虽然有得失能量，但是电子数目并没有减少更没有发生转移，并没有新物质的生成，所以焰色反应应该是一种物理变化。

根据以上的分析和探究我们可以得出结论，焰色反应焰色是金属离子或原子的外围电子受热吸收能量激发跃迁到高能量轨道后瞬间又回到低能量轨道时发出来的光,那么同一元素不管处于何种化合物中、何种形态、外界条件如何、只要吸收一定能量就必然会发生焰色反应。而这种变化只有原子周围的电子吸收放出能量并放出光子，形成各种肉眼可见或不可见的光，并没有伴随新物质的生成，也没有电子和原子的转换，因而它只是一种物理变化。 参考文献：:

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