众所周知，冬残奥会火炬以氢气为燃料，被称为“‘氢’洁之火”。氢燃料的燃烧产物只有水，没有二氧化碳，体现了绿色办奥理念和科技冬奥成果。另一方面，氢燃料的特性也保证了火炬能在极寒天气中使用。但是，氢燃烧时的火焰呈蓝色，为什么冬残奥会火炬的火焰看上去却呈橘红色呢？这就要从著名的焰色反应说起了。

焰色反应是物理变化

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殊颜色的反应。

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，且在肉眼能感知的可见光范围内（波长为400～760nm），这些不同波长的光呈现的颜色存在差异，从而使火焰着上不同的颜色。观察者根据焰色可以判断某种元素的存在，由此开创了分析化学的一个重要分支——光谱分析。但焰色反应本身并不是化学反应，而是物理变化。

焰色反应是物质原子内部电子能级的改变，通俗地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。焰色反应中，当碱金属及其盐在火焰上灼烧时，原子中的电子吸收了能量，从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道，但处于能量较高轨道上的电子是不稳定的，很快跃迁回能量较低的轨道，这时就将多余的能量以光的形式放出。在这一过程中并未生成新物质，所以焰色反应是物理变化。

火焰色彩的“魔术师”

每种元素的光谱都有一些特征谱线，能发出特征颜色而使火焰着色，例如焰色洋红色表示其中含有锶元素，焰色蓝绿色表示其中含有铜元素，焰色黄色表示其中含有钠元素，焰色紫色表示其中含有钾元素，焰色砖红色则表示其中含有钙元素等。

利用焰色反应，可检验某些用常规化学方法不能鉴定的金属元素。比如在实验室中，常用来测试某种金属是否存在于化合物中（需要特别提醒的是，利用焰色反应检验未知离子时，可能生成有毒物质，非专业人士切勿轻易尝试）。

另外，利用焰色反应，人们在制作烟花时有意识地掺入特定金属元素，能使节日焰火更加绚丽多彩。其中，掺入用于增加色彩的金属化合物，称为发色剂。而金属镁或金属铝的粉末在燃烧时会发出白炽的强光，称为发光剂。发光剂和发色剂同时作用，就能使烟花在黑夜中绽放出五彩缤纷的色彩，好似“魔术师挥动了他的魔术棒”。

如何使火焰也“上色”

冬残奥会火炬使用的氢燃料，在清洁环保的同时，有一个显而易见的弊端，那就是在阳光照射下，氢燃烧的蓝色火焰几近透明。人们只能看到热气流的折射现象，看不清火焰，影响火炬传递的观感。为了给火焰加颜色，相关团队选择了焰色反应作为实现火焰颜色改变的技术手段。

完成这个“变魔术”般的物理过程，需要两个前提。第一，寻找一种合适的焰色反应剂配方，能够实现较为明显的焰色改变，使火焰呈现橘红色；第二，探索更为合适的反应剂加载方式，能够使反应的加载工艺便利、易于实现，抗雨水冲刷。相关团队测试了大量的碱金属配方，最终将注意力集中在以钠盐为基础的配方上，实现了焰色明亮、加载工艺简单、抗雨水冲刷能力好的焰色改变技术。

更重要的是，焰色反应的原理是“电子跃迁”的能量以光的形式释放出来，这个过程是物理过程，不是化学过程，不会有新的物质产生，也不会导致环境的污染，这与冬残奥会火炬利用清洁能源的初衷是一致的。（来源：重庆科技报）