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焰色反应，是某些金属或它们的化合物在无色火焰中灼烧时使火焰呈现特征的颜色的反应。焰色反应是物理变化。它并未生成新物质，焰色反应是物质原子内部电子能级的改变，通俗的说是原子中的电子能量的变化，不涉及物质结构和化学性质的改变。焰色反应的发现
在西方很多化学史资料中，都记载着“焰色反应”的最早发现者是德国的化学家马格拉夫。其父为普鲁士王朝宫廷药师，池自幼随父学习化学和药学。1758年，在一次实验中马格拉夫将两种“碱”[锅灰碱(即K2CO3)和苏打]的粉末分别撒在酒精灯火焰上，发现苏打使火焰呈黄色，而锅灰碱却使火焰呈紫色。
实际上“焰色反应”的最先发现者应是中国的陶弘景。陶弘景(456～536)，南北朝时梁代道教思想家、著名医药学家。陶弘景学识渊博，著述颇富，作品有《本草经集注》《集金丹黄白方》《二牛图》等。其中，《本草经集注》明确提及：先时有人得一物，其色理与朴消(Na2SO4)大同小异，朏朏如握雪不冰。强烧之，紫青烟起，仍成灰，不停沸，如朴消，云是真消石(KNO3)也。此中的“紫青烟起”即是钾盐所特有的性质。可见，1400多年前陶弘景就已发现“焰色反应”并利用它来鉴别消石和朴消，早于马格拉夫1200多年。
焰色反应的生色原理
根据量子论学说，原子核外的电子均处于一定的能级，一个原子只允许有某几种特定值的电子能级，它们以不连续的状态存在，即能量是量子化的。当原子或分子借助火焰、火花或在几伏的电势下被加速激发时，部分电子就会吸收一定的能量跃迁至较高的能级(激发态)，从而变得很不稳定。在重新返回基态时，原先吸收的能量就主要以光子的形式释放出来。光子对应光的波长可根据λ=hc/|△E|(其中h为普朗克常数，c为光速，λ为光的波长)计算而得。
在焰色反应实验中，不同金属或它们的化合物在灼烧时会放出多种不同波长的光，在肉眼能感知的可见光范围内，因不同光的波长不同，呈现的颜色也就存在差异。如钠原子低能级之间发生的跃迁情况可用下图表示，其中电子在基态与第一激发态之间跃迁时：
|△E|=-2.65×10-19-(-6.02×10-19)=3.37×10(J)
λ=hc/|△E|=[6.626×10-34×2.998×108]/3.37×10-19=5.89×10-7(m)=589(nm)
波长为589nm的光属于可见光区的黄光，所以钠的焰色反应呈黄色。同理，我们可计算其他常见金属离子对应的可见光区谱线波长及所呈焰色，具体见下表。
因此，焰色反应发出的光是由多种频率的光组成(在光谱学上表现出一系列的谱线)，而肉眼所观察到的是可见光范围内不同频率的多种光的综合结果。像镁、铝和银等元素因在可见光区没有谱线而无特征的焰色。非金属焰色反应
许多金属或它们的化合物在火焰上灼烧时都会使火焰呈现特殊的颜色。非金属元素不具有此性质吗?虽然能发生焰色反应的非金属元素比较少见，但却并非没有。
如，现行高校无机化学实验教材中一般都有硼化合物的焰色反应实验。焰色反应是硼化合物的重要性质之一，常用于硼化合物的定性检验。当硼酸和乙醇(或甲醇)在浓硫酸存在时发生酯化反应，生成挥发性的硼酸酯，其燃烧时会产生特有的绿色火焰。反应原理为：
H3BO3+3C2H5OH→B(OC2H5)3+3H2O
2B(OC2H5)3+18O2→B2O3+12CO2+15H2O
实验中，乙醇既作反应物，又作燃料;浓硫酸起催化剂和脱水剂的作用。此外，硼砂等硼酸盐与硫酸混合时反应生成硼酸，进而与乙醇发生酯化反应，燃烧时发生焰色反应。因此，利用焰色反应可以用来检验硼酸或硼酸盐等。
除硼元素外，诸如砷、磷、硒、碲等非金属元素焰色反应时也有其特征的火焰颜色。卤素等对焰色反应的影响
将一根纯铜丝加热至红热，蘸上试样，放在火焰上灼烧，如存在卤素，火焰为绿色。言外之意，铜丝本身灼烧时并不会显绿色，必须在卤族元素的配合下才显色。
众所周知，我们通常认为焰色反应是元素的性质，金属单质与其化合物应该是保持一致的，中学教材也都认为铜元素的焰色为绿色。我们对教材中“铜丝燃烧法”的叙述又当如何理解?焰色反应是否还受到其他一些我们未知因素的影响?
实验1：取两段铜丝，其中一根用砂纸充分打磨去除表面氧化层。然后将打磨过的和未打磨的铜丝分别用酒精灯外焰灼烧，前者火焰无明显变化，后者略显绿色，停止加热后两段铜丝均变黑。再次灼烧，两者的火焰均不变绿色。
实验2：取一段铜丝，用酒精灯灼烧至黑色，趁热插入无水乙醇中，铜丝又重新恢复红色，并有光亮的金属光泽，反复2～3次。将用无水乙醇处理过的洁净铜丝再次灼烧时，观察不到火焰呈现绿色的现象;若将其一端用手盘成团状(粘有少量汗渍)后继续灼烧，火焰呈现浅绿色。
可见，铜单质及氧化铜并不会发生焰色反应。实验也说明，未处理的铜丝表面可能因存在部分杂质(如油渍、汗渍等)而使焰色反应呈绿色，我们可以选用无水乙醇加热洗涤的方法处理铜丝表面的杂质以防止干扰，效果较好。
实验3：取7根预先用无水酒精处理过的洁净铜丝，分别蘸取少量氯化铵溶液、硝酸铵溶液、溴水、碘水、稀盐酸、稀硝酸和醋酸溶液，用酒精灯灼烧时焰色均呈现不同程度的绿色。
实验4：取3根预先用无水酒精处理过的洁净铜丝，分别蘸取稀硫酸、硫酸铵溶液和氟化铵溶液，用酒精灯灼烧时焰色均未出现变绿的现象。
实验3和实验4表明，卤族元素(除氟外)的存在均可使铜丝在灼烧时呈现明显的绿色火焰，蘸取醋酸、硝酸及硝酸盐溶液也有相同现象，而硫酸和硫酸铵溶液则没有。由此可见，不同介质对铜的焰色反应有影响。
做焰色反应时，要求被试验的物质要有较大的挥发性。只有物质挥发出来，在灼烧时其内部电子才能充分受热激发，从而出现明显的焰色反应。为此，由于单质铜、氧化铜和氟化铜没有挥发性，不能使焰色变绿，而除氟外其他卤素与铜形成的化合物灼烧时易挥发，因此焰色反应时绿色明显。
值得注意的是，许多不含卤素的物质，如某些羧酸、吡啶、喹啉、脲和硫脲等，也能产生挥发性的铜盐而使焰色变绿，但形成的挥发性铜(Ⅱ)盐的焰色存在细微的差别，如有卤素时铜(Ⅱ)盐的焰色呈蓝绿色，而无卤素时铜(Ⅱ)盐的焰色则是祖母绿。
还要补充说明的是，碱金属、碱土金属及其他很多金属的硫酸盐一般极难挥发，硝酸盐虽能挥发，但强热后有的会生成难挥发的氧化物，这些都不利于焰色反应。为此，通常我们在挑选合适的金属盐溶液进行焰色反应时，一般优先选择对应的盐酸盐进行实验，而很少会使用硝酸盐、硫酸盐等;在焰色反应中使用的铂丝，我们在洗涤时也常常选择盐酸作洗涤液，一般不使用硝酸和硫酸。
即使是同一元素在不同价态时的焰色也可能存在差别。如维基百科有介绍：单质铜无焰色反应，无卤素时铜(Ⅰ)盐的焰色为浅蓝色，无卤素时铜(Ⅱ)盐的焰色则是祖母绿;我们一般认为单质铁无焰色反应，而Fe(Ⅲ)则有金黄色的焰色。
