焰色反应

火焰反应例如用于分析化学元素或它们的离子（检测反应，称为火焰测试）。 该方法依赖于元素或离子在无色火焰中加热，然后发出每种元素特定波长的光。

火焰色反应是由热能到辐射能的能量转换产生的。 这种转换是由价电子引起的，价电子被热能提升到激发态，并在发光时再次回落。 通常，不会发生化学反应。 由于这种特性，可能会产生火焰反应的物质被用于烟火。

在火焰测试中，织物样品被放置在铂丝或氧化镁棒上的本生灯的无色火焰中。 颜色可用于得出有关样品中离子的结论。 钠的非常强烈的黄色火焰反应通常会覆盖其他火焰反应 - 钠是一种非常常见的杂质，例如从干水中以食盐的形式存在。

在光谱仪的帮助下，可以更可靠地确定样品中存在哪些元素，例如，当必须分离钾和铷的非常相似的火焰反应时。

火焰反应与气体放电的辉光不同，但气体放电管也会发出特征颜色和光谱。

所有元素在高温下都会发光。 但是对于具有火焰反应的元素，这已经在火焰中占主导地位的温度下发生了。

通过提供热能（燃烧），原子的电子被提升到更高的能级——进入激发态。 然而，电子通常会在几分之一秒内回落到较低能量的初始能级。 回落时释放的能量作为光子（光量子）发射。 它以精确定义的能量为特征，因此也以单一波长为特征。

电子也可以分阶段回落到较低能级。 每当这个电子回落到较低能量的能级时，它现在就会发出非常特定波长的光，因此具有非常特定的颜色和能量。

量子能量取决于能级的差异。 这种差异对于每个元素都是不同的。 光子的能量决定了它们的频率，从而决定了它们的颜色。

如果一种化学元素具有特定的火焰颜色反应，那么其离子的许多化合物也具有这种火焰颜色反应。 然而，这并非总是如此。 硫酸钡，例如有绿色的火焰反应，磷酸钡没有。 许多化学元素在高温下会发出可见的光谱线。 有些元素甚至以在火焰中观察到的光谱线的颜色命名：铯（拉丁语：天蓝色）、铷（拉丁语：深红色）和铟（靛蓝光谱线）。

碱金属及其盐类具有特定的火焰反应：

• 锂及其盐使火焰呈红色 (671 nm)。
• 钠及其盐使火焰呈黄色 (589 nm)。
• 钾及其盐使火焰呈紫色（768 和 404 nm）。
• 铷及其盐使火焰呈红色（780 和 421 nm）。
• 铯及其盐使火焰呈蓝紫色 (458 nm)。

典型的碱土金属及其盐类具有特定的燃烧颜色反应：

• 钙及其盐使火焰呈橙红色（622 和 553 nm）。
• 锶及其盐使火焰呈红色（675 和 606 nm）。
• 钡及其盐使火焰呈绿色（524 和 514 nm）。

更多火焰反应:

• 硒，蓝色
• 铟，深蓝紫色
• 铕，红色
• 铊，绿色
• 硼，绿色
• 镭，深红色

借助于眼睛估计的火焰颜色反应可以通过光谱学或原子发射光谱法来补充或改进。 光谱仪比肉眼更能分辨谱线，还可以使用电磁波谱的不可见区域（例如红外或紫外/可见光谱）进行分析。 除了波长之外，还可以确定谱线的强度和宽度，从而可以进行定量分析和进一步的状态分析地球。