摘要：中學(xué)化學(xué)教材中的焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)存在操作繁瑣、鉀元素焰色不明顯等缺點(diǎn)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)探究對該實(shí)驗(yàn)作了改進(jìn)，發(fā)現(xiàn)采用瓊脂制備的固體酒精作為火源直接灼燒金屬鹽的方法，可以排除酒精燈黃色外焰的影響；增大火焰與試樣的接觸面積，具有良好的焰色反應(yīng)效果。
　　關(guān)鍵詞：焰色反應(yīng)；瓊脂；固體酒精；接觸面積；實(shí)驗(yàn)改進(jìn)
　　文章編號：1005–6629（2016）12–0059–03 中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B
　　1 問題提出
　　焰色反應(yīng)是指某些金屬或它們的化合物在灼燒時(shí)使火焰呈現(xiàn)特殊顏色的反應(yīng)，是檢驗(yàn)金屬元素的重要方法。但是在實(shí)際操作中按照教材的實(shí)驗(yàn)方法很難得到良好的演示效果，其主要原因有以下幾點(diǎn)：（1）使用酒精燈灼燒時(shí)，產(chǎn)生的火焰呈現(xiàn)黃色，在客觀上會(huì)對其他金屬離子的檢驗(yàn)造成干擾；（2）觀察鉀元素焰色需要通過藍(lán)色鈷玻璃，而且觀察的視線需要一定的角度；（3）用鉑絲或鐵絲蘸取的金屬鹽溶液量少，金屬離子的焰色持續(xù)時(shí)間短；（4）該實(shí)驗(yàn)操作復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)前后鉑絲都要進(jìn)行清洗，而且鉑絲的價(jià)格相對昂貴[1]。
　　針對以上的不足，近年來許多文獻(xiàn)提出了焰色反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)。通過對文獻(xiàn)資料進(jìn)行篩選整合，選取其中幾種方法進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)都取得較好的實(shí)驗(yàn)效果，但是這些改進(jìn)實(shí)驗(yàn)仍或多或少存在一些不足，現(xiàn)將其整理如表1所示。
　　綜合教材的實(shí)驗(yàn)和上述幾種改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的分析，火源對于焰色反應(yīng)的效果有很大的影響，因此，制備一種無毒、環(huán)保、易于保存且火焰顏色接近無色的火源對實(shí)驗(yàn)十分重要。
　　2 無色火焰的制取
　　2.1 固體酒精的改進(jìn)——瓊脂固體酒精
　　固體酒精是一種常見的燃料，由于其使用方便、無污染、無煙等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛用于餐飲業(yè)、旅游業(yè)和野外作業(yè)等場合。
　　固體酒精的種類和制作方法有很多種，但是不能直接選用市場上購買的固體酒精，因?yàn)槭忻嫔系墓腆w酒精主要分為兩類：（1）以硬脂酸、氫氧化鈉和石蠟等物質(zhì)為原材料進(jìn)行制備。該固體酒精含有的鈉元素對火焰顏色造成干擾，無法使用。（2）以硝化纖維為原材料進(jìn)行制備。由于硝化纖維具有一定的危險(xiǎn)性，因此不推薦使用[6]。
　　實(shí)驗(yàn)室常見制備固體酒精的方法是使用醋酸鈣作為固化劑，利用醋酸鈣在酒精和水中溶解度不同的原理進(jìn)行制備，如李明立等[7]曾使用這種固體酒精，但是醋酸鈣制備的固體酒精中含有鈣元素，對其他元素的焰色造成一定的干擾。因此，我們應(yīng)當(dāng)選擇一種對火焰顏色無影響且綠色環(huán)保的固化劑來代替醋酸鈣。瓊脂就是一種很好的選擇。
　　瓊脂是一種常見的食品增加劑，由于其具有凝固性和穩(wěn)定性，常被用作凝固劑、穩(wěn)定劑和保鮮劑，因此，瓊脂可以代替醋酸鈣作為固化劑。由于瓊脂很難燃燒，制成的瓊脂固體酒精在燃燒時(shí)不會(huì)有顏色干擾[8]，并且瓊脂固體酒精在燃燒時(shí)不冒黑煙，沒有異味，是一種環(huán)保型的固體酒精。
　　綜合上述的分析，瓊脂固體酒精是作為焰色反應(yīng)的一種理想火源。
　　2.2 固體酒精燃燒方式的改進(jìn)
　　固體酒精在燃燒時(shí)需要放置在表面皿等儀器中。經(jīng)文獻(xiàn)研究，一般盛放固體酒精的儀器分為三大類：（1）玻璃制品，如表面皿、玻璃片等。這些儀器含有鈉元素，對火焰顏色會(huì)造成干擾。（2）陶瓷制品，如蒸發(fā)皿、坩堝等。這些儀器同樣含有鈉元素。（3）石棉網(wǎng)。石棉網(wǎng)是由石棉纖維制作而成的，含有鈣元素，對火焰顏色也造成影響。為了排除這些載體對瓊脂固體酒精的干擾，在實(shí)驗(yàn)操作過程中直接使用固體酒精灼燒金屬鹽粉末，如圖1所示。
　　金屬鹽粉末放置在下層，瓊脂固體酒精放置在金屬鹽表面進(jìn)行燃燒。這樣操作有以下3個(gè)優(yōu)點(diǎn)：（1）金屬鹽粉末將瓊脂固體酒精與表面皿進(jìn)行隔離，可以排除載體儀器對火焰的影響。（2）固體酒精燃燒后是塊狀的，所以實(shí)驗(yàn)結(jié)束后可以用鑷子將燃燒后的固體酒精取走，剩余的金屬鹽可以反復(fù)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，體現(xiàn)綠色化學(xué)的思想。（3）由于是直接用火焰燃燒金屬鹽，所以金屬元素的焰色特別深，效果明顯。
　　3 焰色反應(yīng)的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)
　　3.1 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑
　　儀器：三角架、石棉網(wǎng)、酒精燈、火柴、表面皿、10mL量筒、鑷子、托盤天平、藥匙、玻璃棒、燒杯
　　試劑：蒸餾水、瓊脂、無水乙醇、碳酸鋰、氯化鈉、溴化鉀、氯化鈣、氯化鋇、氯化鍶、氯化銅
　　3.2 瓊脂固體酒精的制備
　�。�1）用托盤天平稱量0.2g的瓊脂，并將稱量的瓊脂倒入燒杯中。
　�。�2）用量筒量取10mL的蒸餾水，并倒入到裝有瓊脂的燒杯中。
　�。�3）將裝有瓊脂和蒸餾水的燒杯置于石棉網(wǎng)上加熱，至瓊脂完全熔化。
　�。�4）用量筒量取10mL無水乙醇，并倒入到熔化的瓊脂中。
　　（5）停止加熱，冷卻一段時(shí)間后，即可得到固體酒精。
　　乙醇的火焰理論上應(yīng)當(dāng)是淡藍(lán)色的，但是酒精燈的火焰卻是呈黃色的，其原因是由于碳粒子激發(fā)出黃色光。那么為了得到淡藍(lán)色的火焰，就要消除溫度較高的碳粒子所激發(fā)的黃光。因此，在制備瓊脂固體酒精時(shí)要加入一定量的蒸餾水來減少乙醇在單位時(shí)間內(nèi)的燃燒量，從而避免碳粒子在高溫區(qū)出現(xiàn)[9]。
　　蒸餾水和乙醇的比例多少才適宜？如果當(dāng)蒸餾水與乙醇的比例較高時(shí)固體酒精無法點(diǎn)燃，當(dāng)比例較低時(shí)乙醇的火焰對金屬的焰色又造成干擾。為了達(dá)到最好的效果，通過制備不同體積比的瓊脂固體酒精進(jìn)行比較，如表2所示。
　　從表2的數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)蒸餾水與乙醇的體積比為1：1或1.25：1的時(shí)候，火焰的焰色為淡藍(lán)色。因此，本文在制備瓊脂固體酒精時(shí)分別加入10mL蒸餾水和10mL無水乙醇（水醇比為1：1）。

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