对酒精灯火焰焰色的探究过程及收获
河北省秦皇岛市新世纪高级中学 刘冬梅 邮编：066004 电话：03358610150 高中化学教材里有一个学生们非常感兴趣的演示实验----金属的焰色反应实验。在实验中老师要把沾有药品的铂丝棒在酒精灯上进行灼烧让学生观察火焰的变化。但是当我们点燃酒精灯后，观察到的火焰颜色一般是黄亮的。与钠的焰色反应的色彩相似，所以在教师进行钠元素的焰色反应的演示实验时，酒精灯的火焰颜色的干扰非常明显。为了让学生观察到明显的钠的焰色反应的现象，我需要想办法获得颜色很淡的酒精火焰。
我国民间有一种独特的治病方法“拔火罐”。多数人使用点燃的酒精棉球作为探子，将着火的探子在罐中晃上几晃后撤出，粘在罐内壁的酒精继续燃烧，以达到消耗罐内空气的目的。众所周知罐内的酒精燃烧发出的火焰非常淡，几乎看不见。为什么酒精灯上酒精的火焰就是黄亮亮的呢？我因此询问过本校的一些教师，也上网利用百度搜索过答案，得到大体一致的答案：是制作酒精灯的玻璃材料中含有的钠元素对火焰颜色造成了干扰。
即然这样，我如果抛开酒精灯直接点燃蘸酒精的棉芯，就可以避开玻璃的干扰。应该得到淡的酒精火焰了吧！于是我动手进行了操作，在刚点燃的一两秒内，火焰的颜色的确是淡蓝色的，但马上变成亮黄的火焰。难道是棉芯受到了污染?我又换成脱脂棉蘸酒精点燃进行试验，现象与点燃棉芯完全相同。为什么呢？我初步猜测：是棉花生长的过程中吸收了钠元素。那么造成酒精灯火焰颜色的原因未必是玻璃灯身了。毕竟酒精灯的火焰没有直接灼烧到玻璃灯身。
由于白粉笔具有吸附液体的能力，我使用白粉笔蘸酒精点燃，终于得到了淡蓝的酒精火焰。为了找到造成酒精灯火焰呈现黄色的真正原因。我把粉笔削细，固定在酒精灯内的陶瓷套架上，放入酒精灯中，待整根粉笔吸足了酒精后点燃，火焰呈现淡蓝色的。据此判断酒精灯的玻璃灯身没有对火焰的颜色造成影响。当我正要下结论时，燃烧了一段时间的粉笔芯火焰的顶部出现了红色，怎么也出现异样的焰色呢？随后，我用坩埚替代拔火罐用的罐子，将少量酒精倒入坩埚后点燃，得到了很淡的蓝色火焰。但是火焰高度不足以超过坩埚壁，如果用于课堂演示实验，不方便学生们进行观察。于是我将坩埚盖子翻过来固定好，加入酒精点燃，可我又一次看到的是明亮的黄色的火焰。看来酒精灯的灯芯也不是造成酒精灯火焰呈现黄色的唯一原因。
在办公室我翻着课本思索这个问题，突然想起甲烷、乙烯、乙炔几种气体的火焰有颜色的差别，是因为各物质含碳质量分数不一样，含碳量越大，碳燃烧越不完全，火焰越发黄越明亮。再有一般情况下，家用液化天然气在充分燃烧时呈现淡蓝色火焰，当液化天然气火焰呈现红亮时，锅外壁会有大量的黑色碳颗粒附着，说明这时液化天然气没有完全燃烧。酒精燃烧的焰色是不是与酒精燃烧的充分程度有关呢？
随后我有翻阅了一些文献，发现了在1988年的一期《化学教育》杂志上曾经发表的一篇文章。它从比较高的理论角度揭示了酒精火焰颜色的形成原因。文章提到一般的火焰是指扩散火焰，如蜡烛、酒精灯的火焰。它们的火焰一般分为四个区。如蜡烛的火焰分为：①紧靠烛芯的暗区。②接着是C2和CH区；C2激发绿色火焰，CH激发紫色火焰。③中间是发光区，碳粒子激发出黄色光。④蓝色主反应区，在火焰下半部的最外层。可见，要得到蓝色火焰，就要想办法消除温度较高的碳粒子所激发的黄光，也就是要让燃料气化后的气体迅速完全燃烧，避免碳粒子在高温区出现。
利用这些知识，我可以较圆满的解释探究过程中产生的各种问题了。酒精灯的酒精挥发量是由室温和灯芯的材料决定的。酒精灯的棉芯吸附酒精能力强。酒精在棉芯表面挥发的较快，所以酒精燃烧的充分程度较低，使火焰呈现了亮黄色。粉笔吸附酒精能力比较差，酒精在粉笔上挥发较慢，酒精燃烧的充分程度较高，所以火焰呈现淡蓝色。酒精在坩埚内的挥发
受锅体限制，而坩埚盖不能限制酒精的充分挥发。所以呈现的火焰的颜色不一样。
在初步探索了酒精灯火焰颜色的形成原因后，我对如何获得很淡的酒精火焰，有了探寻的方向。经过一段时间的试验和收集整理，总结了几种做焰色反应课堂展示的改进方法。
第一种方法，如右图：将一根白粉笔浸泡在酒精中，待粉笔吸饱酒精后。把这根粉笔直立在实验台上，将待试的样品放在粉笔头上，点燃粉笔上的酒精，酒精的火焰就可以灼烧到药品，出现焰色变化。此时的背景火焰仅是微弱的淡蓝色，灼烧药品带来的焰色变化就非常突出，易于观察。为了激发学生的学习兴趣，我同时点燃多根这样处理过的粉笔，让学生同时观察多种金属元素的焰色反应。教室中便产生了放烟花般的感觉，不仅方便了学生观察，而且会激起学生极大的学习兴趣。
成功使用这种方法需要注意的几点事项：首先，药品必须使用块状固体。并且要保证块状药品从粉笔顶端支出（如上图）。这样，酒精灯火焰可以长时间的灼烧到药品，实验现象明显且持久。否则药品几乎不能被火焰灼烧到，也很难让学生扑捉到实验现象。其次，不能使用石棉网放在实验台上来隔热，因为石棉网不够平整，不能满足使粉笔长时间直立的要求。
第二种方法，取一个干净的点滴板，在其中一个槽内滴上几滴酒精后点燃，背景火焰也是微弱的淡蓝色。将蘸有潮湿药品的粉笔在火焰上灼烧，焰色反应的现象同样非常突出。注意酒精千万不能放置太多，既不安全，也不会有成功的实验效果。这种方法适用范围非常广，对药品形状没有要求。并且这种方法不仅突出了金属元素的焰色反应现象，又避免了干燥的药品的颗粒掉在火焰中，不会影响下一次焰色实验现象的观察。缺点是：火焰维持的时间比较短，约一分钟左右。
第三种方法，将一支粉笔白粉笔削细，卡在酒精灯的陶瓷芯内，替代棉灯芯，再把这个陶瓷灯芯架在盛满酒精的小试管上，将小试管坐在试管架上。等粉笔吸满酒精后点燃，也能得到淡蓝色的火焰，用另一根白粉笔蘸取潮湿的固体药品，放在酒精的火焰上灼烧。也会得到满意的效果。由于酒精灯的陶瓷芯可以把小试管口完全盖住，小试管内的酒精接触不到空气所以不会被引燃，操作起来是安全可靠的。并且它的火焰可以较长时间维持。操作者可以从容不迫的进行多种金属元素焰色反应的展示操作。当需要熄灭火焰时，用酒精灯的灯帽盖灭。
第四种方法，使用酒精喷灯。但一般老师不喜欢酒精喷灯发出的吓人的噪声。
以上几种方法均能够克服原课本提供的实验方法的两种突出缺点，即第一：背景火焰不理想，第二：蘸药仪器不理想且损坏率大 。课本提供的实验方法用到的主要仪器是铂丝棒，由于铂丝在酒精灯的火焰中反复灼烧，易从镶结的棒上脱落或折断。再有铂丝能粘取的药品量非常少。学生很难捕捉到颜色变化的瞬间。
这是我的一点拙见，望广大同仁给以指正。
对酒精灯上火焰焰色的探究
