火焰的颜色明立平 李广洲在实验室中常常发现氢气燃烧的火焰呈淡黄色，而非教科书中所描述的淡蓝色那么，氢气燃烧时火焰到底呈什么颜色呢?点燃氢气的方式和条件与氢气火焰颜色有关吗?有人认为，我们看到淡黄色氢焰是受到玻璃管中钠离子的干扰，若用石墨管代替玻璃管就可以看到淡蓝色火焰用蜡烛加热其他物体(冰块、大理石) 会发现蜡烛的外焰颜色变为橙色，此现象又当如何解释呢?一、光谱和焰色黑暗中点燃一支蜡烛，仔细观察它的火焰，可以明显地看到三层——焰心(透明—暗红色)、内焰( 橙色—黄色) 、外焰( 蓝—紫色)，为什么蜡烛火焰中会有明显的颜色递变呢?这要从火焰的本质谈起火焰是等离子状态的物质(等离子体是气体放电等离子体的简称，等离子体是由电子、离子和中性原子三种微粒组成的混合物，宏观上等离子体呈电中性)开始时，少量原子吸收能量变成等离子后放出热量，这些热量带动了同种类的其他原子变成等离子，然后反复循环形成火焰原子中的电子可以在核外不同的能级上运动，在正常状态下，原子总是处在能量最低的基态，当原子被火焰、电弧、电火花激发时，核外电子吸收能量被激发跃迁到较高的能级上去处于激发态的电子不稳定，当它跃迁到能量较低的能级时就会发出具有一定能量、一定波长的光，我们通常看到的火焰就是这些光。
由于不同原子的激发态和基态能量不同，光就会有不同的能量，呈现出不同的颜色对于相同的原子来说，核外有多个能级，激发态的电子跃迁到不同的能级也会释放出不同颜色的光光谱和能量的关系是：红橙黄绿青蓝紫，从左往右的能量逐渐增加红色光的能量要比橙色光的少，蓝色光的能量要比紫色光的小比红光能量少的，是红外线，肉眼看不到；比紫光能量多的，是紫外线，肉眼也看不到仔细观察蜡烛的火焰，焰心部分是透明的(红外线)或暗红色， ，说明此处等离子辐射的能量不是很多，辐射的温度也不是很高内焰是橙黄色的，所以等离子辐射的能量要比焰心的多，温度也比焰心处高一些而外焰是蓝紫色或者透明的(紫外线)，说明此处等离子辐射的能量最多，温度最高虽然不同颜色的火焰都可以被各分为一层，但为了简便，就把它们分成了红外线—暗红的焰心，橙色—黄色的内焰，以及蓝—紫—紫外线的外焰二、影响焰色的因素影响火焰颜色的因素较多，如物质本身的性质、氧气是否充足、燃烧时温度的高低等1．物质本身的性质对于物质本身性质的影响，中学化学所涉及到的焰色反应就属于此种情况表 1 是焰色反应中各种金属离子所呈现的颜色表 1 常见金属离子焰色对照表金属离子 Na+ Li+ K+ Rb+ Cs+ Ca2+ Sr2+ Cu2+ Ba2+火焰焰色 黄 紫红 浅紫 紫 紫红 砖红色 洋红 绿 黄绿各种元素的特征焰色是可见光区的光谱线的颜色。
常见可见光是各种不同颜色的混合光，即白光各种颜色的光都对应有一定的波长，由于各元素的原子或离子结构不同，电子跃迁所放出光的波长就会不一样，呈现的颜色也就各不相同当电子由高能级跃迁到较低的能级时，会向外发射出不同波长的光，从而释放能量对照太阳光中的七色光的波长，是哪个波段光的颜色，则看到的就是哪种光在相同的外界条件下，焰色决定于物质本身的性质 2．外界因素(1)氧气是否充足中学化学教材中提到燃烧的三个条件：可燃物、氧化剂、着火点(温度) 硫在空气中燃烧火焰呈淡蓝色，在氧气中燃烧火焰呈蓝紫色木炭在空气中燃烧的火焰颜色是红色到黄色(决定于空气是否充足)而在氧气中是白色(白炽状态 1700~C 以上)生活中也常见到由于参与反应的氧气量不同所引起的同种物质燃烧的火焰颜色不同点煤油灯时，不用灯马口，又不用灯的玻璃罩时出现黄红光，此时氧气浓度较低，氧气向火焰的扩散较慢，放热的化学反应速率较小，辐射热损失对火焰的冷却使火焰温度有较大的降低；当用上马口和玻璃罩时，调节灯芯高度就会发白光，这是因为冷空气从马口下方进入从灯罩的上方升出，空气对流好，氧浓度较高，氧气向火焰的扩散加快，煤油充分燃烧，放热反应速率随之加大，虽然辐射热损失也会相应增大，但二者共同作用的结果仍然使火焰的温度升高，所以发白光。
2)燃烧时周围环境的温度温度计还没有被发明以前，古人在冶炼金属的实践中，创造了通过观察火候和火色来判别温度高低的方法据《考工记》记载，在铸铜与锡时，随着温度的升高，火焰的颜色先后变为暗红色、橙色、黄色、白色、青色，然后才可以浇铸这种方法同样也应用于制陶工业从现代科学分析，不同物质有不同的汽化点，因此从火焰的颜色可以判断所汽化的物质，从而判断温度的高低对同一种物质，随着温度的升高，其焰色也先后有所变化火候”(包括火色)成了我国古代热工艺中一个内容丰富的特有概念可见，同种物质在不同的燃烧温度下焰色是不同的表 2 可以清楚表示焰色与温度的关系：表 2 正常条件下冶炼燃料的火焰颜色和温度对应关系火焰颜色 火焰温度 火焰颜色 火焰温度暗红色 600℃ 深红色 700℃橘红色 1000℃ 纯橘色 1100℃金橘色 1200℃ 金黄色 1300℃金白色 1400℃ 纯白色 1500℃白蓝色 1500℃ 天蓝色 一般达不如此程度火焰的温度决定火焰的颜色，低温的时候是红外线，随着温度的上升，从红色橙色、黄色白色、青色蓝色再到紫色，最后到看不见的紫外线(温度可达到几万摄氏度) ，焰色在不断的改变若从高能物理的角度来说，红外线、有色光谱段的火焰都是低能量的火焰，温度继续高下去，火焰的颜色从紫外线到 X 线到 γ 线，等等。
这些都是无法形容的“颜色” 三、对教学的启示由以上分析可知氢气在空气中燃烧火焰呈现淡蓝色，是需要一定的条件因此，某种气体在空气中燃烧火焰为淡蓝色也就不能据此就断定它是氢气至于用蜡烛加热物体外焰颜色会加深，由参与反应氧气的减少引起释放能量的减少，才是引起外焰颜色变化的根本原因摘自《中学化学》20099（6~7）。