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各种物质燃烧为什么会产生不同颜色的火焰?火焰的颜色和温度之间有什么关系?

 pgl147258 2014-01-11

陳浩的回答(12票)】:

影响焰色的主要是温度与物质[1]。

  • 温度和颜色的关系类似黑体辐射[2],强度最大的波长与温度大致呈反比,因此温度越高越接近紫色,越低越接近红色。

  • 电子在不同能量间跃迁产生辐射,从而影响焰色,这部分是物质本身的特征,可用于分析物质[3]。

  • 燃烧率影响了温度与化学反应的路径,从而影响焰色。

[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.: 我化学很差的。

【JoeMartini的回答(10票)】:

LS两位@SkywalkerJi 和@陳浩 的回答各有侧重,但是都忽略了一个环节,火焰的焰色与温度有一定定性的关系,或者说火焰的颜色由温度决定,但为什么呢?至于焰色@陳浩 所提到的焰色反应,有与此有所不同。

首先,如果我们直接说火焰的颜色,应该不把焰色反应考虑在内吧,因为我们通常意义上的火焰,来自于在空气中进行的氧化反应,其焰色来自于反应产生的热辐射。反应放热以热辐射的形式向外传播时,辐射电磁波的波长于火焰的温度直接相关(黑体辐射),故而有@SkywalkerJi 所给出的对照数据。

其次,焰色反应中焰色其实是发生了变化的,在有特殊焰色的金属接触之前,火焰由于热辐射发光仍然服从黑体辐射的规律,但加入金属之后,热量不再单纯以辐射形式放出,而引发了金属原子的跃迁于回迁,从而发出新波长的激发光,形成特征焰色。这个过程与单纯的燃烧显然是不同的。

两者最重要的不同点就在于,燃烧火焰的光谱肯定是连续谱,而焰色反应后产生的新光谱肯定是不连续的。

因此,不同颜色的火焰是由于燃烧温度不同,产生不同波长的热辐射造成,而同时,如果存在有特殊物质,又会进一步影响辐射谱而形成特殊的焰色,即发生焰色反应。

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似乎有些涉及到量子论的东西,非理工科的童鞋们很难想像,把给@焦小毅 童鞋的回复粘过来,说得不很严谨,大家以方便想像为主吧

回@焦小毅 ,绿色特征焰色之所以是绿色的,是因为产生这种焰色的金属元素(铜)的原子的外层电子受到激发后跃迁到激发态,再跃迁回基态时,电子“跃过”的能极差释放的能量是通过波长刚好在可见光区绿色这一区域内的电磁波释放出来的。当然,能级差可以有很多种,同时产生的电磁波的波长也有很多种,但不是每一种都在可见光区,也不是每一种都一样强。通过仪器检测的话,原子的发射光谱也是很多条谱线,而不是仅仅一条。

至于热辐射怎么把能量传递给电子,先明确热辐射是什么——热辐射是以电磁波的形式向外传播的热能。一般能量大多集中在红外波段吧,红外线有明显的加热效应。能量是怎么传递的,围观离子都具有玻璃二相性,不管你是把电磁波想像成粒子,还是把电子想像成波,它们之间的相互作用都很容易体会了,当然实际情况介于这两个极端之间(这样说也不严谨,自行补充量子力学基本理论吧)

关于能量子,这个问题已经写入高中课本了啊亲??能量在微观条件下是不连续的,具有粒子性,既为量子??任何形式的能量都一样??光能(电磁波)——光子,热能——声子(我不知道这个名字为什么这么诡异??)??

【SkywalkerJi的回答(3票)】:

  • 红色(200℃-350℃)
  • 橙色(350℃-460℃)
  • 黄色(460℃-570℃)
  • 黄白色(570℃-740℃)
  • 白色(740℃-1150℃)
  • 蓝白色(1150℃-2500℃)
  • 蓝色(2500℃以上)。
参考:

http://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%84%B0  

http://baike.baidu.com/view/59917.htm

【彭英传的回答(0票)】:

据我所学,火焰的不同颜色是由于其中所含的金属离子燃烧而造成的,比如钠离子燃烧火焰呈黄色。。

原文地址:知乎

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