金屬化合物的「焰色反應」 :煙花煙花,你為啥那麼美麗?

    科普中國——科學原理一點通

    知識點：產生焰色反應的原因是因為這些金屬的原子結構不同，而當這些金屬原子遇到火之後，最外層的電子就吸收了大量的能量，然後釋放出去。這就導致了它們產生的電磁波的波長不同，這種不同波長的電磁波表現在生活中，就是不同顏色的光了。

    在歡慶節日的時候，人們會在夜晚燃放美麗的焰火當絢爛的煙花，看著煙花在夜空綻放出各種各樣的美麗顏色，相信所有人都會為之側目。可是你有沒有想過，煙花為什麼這麼漂亮的顏色呢？

    經常做飯的朋友可能有過這樣的經歷，炒菜的時候向菜鍋裡加食鹽，一不小心手歪了，食鹽灑到了鍋外面被火點燃，這時食鹽鹽顆粒就會瞬間出現一個亮黃色的小火苗，煙花也是這樣，只不過它點燃的不是食鹽，而是一些別的金屬或金屬鹽。對於這種金屬或金屬化合物被點燃時候會放出不同顏色火光的現象，有一個專業的名詞來定義它，叫「焰色反應」。產生焰色反應的原因是因為這些金屬的原子結構不同，我們都知道原子是由原子核和電子組成的，平時這些電子的能量都不高，他們都安分守己的呆在自己改呆的地方，專業說法是「電子處於基態」，也就是最基本能量的狀態，而當這些金屬原子遇到火之後，最外層的電子就吸收了大量的能量，此時它們就像精力過剩的小孩一般，離開了基態，躍遷到了能量較高的地方，稱為「激發態」，但這些小電子還是有想回到基態的欲望，那吸收的這些能量怎麼辦？只好以電磁波的形式釋放出去了。不同原子的電子有著不同能量的基態和激發態，從激發態回到基態釋放的能量也就不同，這就導致了它們產生的電磁波的波長不同，這種不同波長的電磁波表現在生活中，就是不同顏色的光了。

    食鹽的主演成分是氯化鈉，鈉元素的焰色反應就是明亮的黃色，除了鈉之外，鈣元素的焰色反應是磚紅色，鋇元素為黃綠色，銅元素因其雜質不同可以從淺藍到藍綠色，鉀元素是紫色，鋅元素是藍綠色。還有很多元素都有它自己獨特的顏色，當我們把這些元素按照不同比例裝進煙花中，點燃之後天空就會盛開出不同顏色的花朵了。

    焰色反應除了在煙花中被使用之外，在很多其他的地方也大有用途，比如它是化學上常用的一種鑑定物質成分的方法，另外在道路、機場碼頭、港口、車站、廣場等地方，經常會使用一種燈，叫鈉燈，通電後它會放出明亮的黃色光芒，雖然鈉燈不是靠火來給鈉原子提供能量，但通電後，在電場的作用下，鈉原子的最外層電子還是會吸收電能從基態躍遷到激發態，再躍遷回基態，同時放出光，這也算是焰色反應的另一種應用了。

    作者：單少傑

    本作品為科普中國原創，轉載時務請註明出處。

（作者：科普中國責任編輯：天極科普君）

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