各種物質燃燒為什么會產生不同顏色的火焰？火焰的顏色和溫度之間有什么關系？

pgl147258 2014-01-11

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【陳浩的回答(12票)】:

影響焰色的主要是溫度與物質[1]。

溫度和顏色的關系類似黑體輻射[2]，強度最大的波長與溫度大致呈反比，因此溫度越高越接近紫色，越低越接近紅色。
電子在不同能量間躍遷產生輻射，從而影響焰色，這部分是物質本身的特征，可用于分析物質[3]。
燃燒率影響了溫度與化學反應的路徑，從而影響焰色。

[1] http://en.wikipedia.org/wiki/Flame#Flame_color

[2] http://en.wikipedia.org/wiki/Blackbody_radiation

[3] http://en.wikipedia.org/wiki/Flame_test

P.S.: 我化學很差的。

【JoeMartini的回答(10票)】:

LS兩位@SkywalkerJi 和@陳浩的回答各有側重，但是都忽略了一個環(huán)節(jié)，火焰的焰色與溫度有一定定性的關系，或者說火焰的顏色由溫度決定，但為什么呢？至于焰色@陳浩所提到的焰色反應，有與此有所不同。

首先，如果我們直接說火焰的顏色，應該不把焰色反應考慮在內吧，因為我們通常意義上的火焰，來自于在空氣中進行的氧化反應，其焰色來自于反應產生的熱輻射。反應放熱以熱輻射的形式向外傳播時，輻射電磁波的波長于火焰的溫度直接相關（黑體輻射），故而有@SkywalkerJi 所給出的對照數據。

其次，焰色反應中焰色其實是發(fā)生了變化的，在有特殊焰色的金屬接觸之前，火焰由于熱輻射發(fā)光仍然服從黑體輻射的規(guī)律，但加入金屬之后，熱量不再單純以輻射形式放出，而引發(fā)了金屬原子的躍遷于回遷，從而發(fā)出新波長的激發(fā)光，形成特征焰色。這個過程與單純的燃燒顯然是不同的。

兩者最重要的不同點就在于，燃燒火焰的光譜肯定是連續(xù)譜，而焰色反應后產生的新光譜肯定是不連續(xù)的。

因此，不同顏色的火焰是由于燃燒溫度不同，產生不同波長的熱輻射造成，而同時，如果存在有特殊物質，又會進一步影響輻射譜而形成特殊的焰色，即發(fā)生焰色反應。

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似乎有些涉及到量子論的東西，非理工科的童鞋們很難想像，把給@焦小毅童鞋的回復粘過來，說得不很嚴謹，大家以方便想像為主吧

回@焦小毅，綠色特征焰色之所以是綠色的，是因為產生這種焰色的金屬元素（銅）的原子的外層電子受到激發(fā)后躍遷到激發(fā)態(tài)，再躍遷回基態(tài)時，電子“躍過”的能極差釋放的能量是通過波長剛好在可見光區(qū)綠色這一區(qū)域內的電磁波釋放出來的。當然，能級差可以有很多種，同時產生的電磁波的波長也有很多種，但不是每一種都在可見光區(qū)，也不是每一種都一樣強。通過儀器檢測的話，原子的發(fā)射光譜也是很多條譜線，而不是僅僅一條。

至于熱輻射怎么把能量傳遞給電子，先明確熱輻射是什么——熱輻射是以電磁波的形式向外傳播的熱能。一般能量大多集中在紅外波段吧，紅外線有明顯的加熱效應。能量是怎么傳遞的，圍觀離子都具有玻璃二相性，不管你是把電磁波想像成粒子，還是把電子想像成波，它們之間的相互作用都很容易體會了，當然實際情況介于這兩個極端之間（這樣說也不嚴謹，自行補充量子力學基本理論吧）

關于能量子，這個問題已經寫入高中課本了啊親??能量在微觀條件下是不連續(xù)的，具有粒子性，既為量子??任何形式的能量都一樣??光能（電磁波）——光子，熱能——聲子（我不知道這個名字為什么這么詭異??）??

【SkywalkerJi的回答(3票)】: