焰色反应（Flame reaction）是将金属单质或化合物置于高温火焰当中灼烧，可以使火焰呈现出特殊的颜色的一种现象，属于物理变化，它是碱金属、碱土金属具有的一种特殊的性质。
高温火焰（焰心温度为800～1000℃）使这些物质发生原子化，金属原子或化合物的电子受高温火焰的激发跃迁到高能级轨道上，当电子由高能级轨道返回到低能级轨道时，根据不同轨道间的能级差释放出的能量大小发射出一定波长的光，从而使金属灼烧火焰呈现出特征颜色。依据焰色反应原理，其被应用到生活中烟花、钠灯等方面，同时由焰色反应所发展而来的光谱分析也用于测定各类元素与物质。
进行焰色反应时，可以选用洁净的铂丝（或铁丝）在酒精灯外焰灼烧至颜色与之前相同（为了避免铂丝上存在杂质干扰试验）后，再用该 金属丝 蘸取待检测溶液进行灼烧，以此来观测被检测溶液中金属的特征颜色。实验时要注意安全使用酒精灯，避免烧伤。
发现历史
在欧洲 化学 史上，当涉及到火焰反应时，第一个被发现的人被认为是著名的 德国 矿物学家和定性分析化学家 马格拉夫 （Marggraf.A.S,1709-1782）。1758年，马格拉夫在一次实验中，在酒精灯的火焰上喷洒了这两种碱。他注意到 碳酸钠 将火焰变成了明亮的黄色，而锅灰碱却把火焰变成紫色。但当时，他并没有意识到这两种碱的成分和颜色的差异。
在1762年，马格列夫对这两类碱生成的各种钠盐、钾盐进行了一系列系统的实验比较，发现钠盐和钾盐可以用自己特有的火焰颜色来染色火焰。此后，通过火焰反应鉴定钾和钠元素就成为一种常见的方法。后来，许多人也注意到，许多盐和 氧化物 也可以在火焰中呈现不同的颜色。例如，在1818年， 格梅林 发现锂盐是红色的，而铜盐是绿色的，但当时的人们并不了解原因。
1825年，英国物理学家塔尔博特（Talbot，W.H.F，1800-1877）制造了一种研究光谱的仪器，并重复了马格拉夫的实验，但实验中使用的盐类要广泛得多。他观察到用特殊的颜色给火染色是很常见的。不仅钠盐使火焰变黄， 钾盐 总是使火焰变紫，而且看到铜盐使火焰变成翠绿色， 钡盐 使火焰变绿，锂盐和 锶[sī] 盐都使火焰呈红色。
在19 世纪中叶, 德国 的著名化学家本生(1811-1899)也进行了通过焰色来判别元素种类的一系列实验。本生计划根据火焰中的焰色情况来检测各种未知元素。他首先同时点燃了三盏煤气灯，并在每一盏灯的火焰中加入试验所用的盐溶液。第一盏灯中滴加的是纯盐溶液，第二盏灯中盐溶液与锂盐混合，第三盏与钾盐混合。结果显示，这三盏灯的三个火焰都显示黄色，凭借肉眼无法看出其中的区别。显然，这是因为混合盐溶液中的钠元素的黄色火焰掩盖了其他金属元素的颜色。为此，本生通过蓝色钴玻璃或 靛青 溶液作为滤色器观察火焰，发现黄色可以被过滤掉。由于火焰无色，不会干扰实验观察，本生利用这个装置，研究各种盐类在火焰中呈现不同焰色的现象。这样通过滤色器，纯盐溶液所显示的火焰变得无色，而盐溶液与锂盐混合溶液的火焰呈深红色，含 钾盐 的火焰呈紫色。后来，他又尝试区分火焰中锂盐和锶盐的暗红色，但都失败了。显然，虽然通过蓝色钴玻璃可以观测到钾盐的真实焰色。但是单纯通过火焰颜色的视觉观察来识别元素是有限的。
在现今的化学教学或者其他实验中，单纯使用焰色反应来辨别金属也只有钠、钾等几种元素，而如今高中教科书上提及的通过蓝色钴玻璃来观察钾的焰色这一方法也是来自于本生当初的试验。
在中国，焰色反应的发现相较西方早了近1200年。六世纪初，南北朝梁代的华阳真人陶弘景最早发现了焰色反应。在他所著的《 本草经集注 》中曾提及：“消石疗病亦与朴消相似，《仙经》多用此消化诸石，今无真识别此者。或云与朴消同山，所以朴消一名消石朴也。又云一名芒硝，今芒硝乃是炼朴消作之。并未核研其验”古时所说的消石实际是 硝酸钾 （KNO3），朴消、芒硝实际是 硫酸钠 （Na2SO4)，由于两者都是 白色晶体 ，且均易溶于水，当时人们难以识别．而陶弘景却能明确指出：“烧之紫青烟起，云是真硝石也。”此处的“紫青烟起”即是钾盐所特有的性质，
反应原理
当金属或其盐化合物在高温火焰上燃烧时，金属原子中的电子会被激发，电子的接收能量会从较低 能级 跳到较高能级，但较高能级的电子非常不稳定，很快就会跳回到较低能级。此时，多余的能量以光的形式释放。不同金属元素的原子结构（如电子层数、核电荷数等）存在差异，使得电子跃迁时的能级差不同，进而导致发射出的光波长不同，因此呈现的颜色也不同。由于过程中并没有化学键的断裂与生成，因此金属盐的物质结构和化学性质不发生变化。 并非所有金属元素都有焰色反应，像镁、铝和银等元素因在可见光区没有特征谱线而无明显的焰色反应现象。此外，部分非金属元素，例如硼、砷、磷、硒、碲等在火焰灼烧时也表现出特征的火焰颜色。
电子跃迁时产生一系列光线，构成原子 发射光谱 。焰色反应是元素的固有特征，且不受其化学状态或物质的聚集态影响。由于 碱金属 和 碱土金属 可以产生特征可见光谱，就像每个元素都用特定的标记标记一样，因此焰色反应易于识别和观察这些元素。
常见金属焰色
实验设计
基础实验
实验器材
酒精灯 （或 煤气灯 ）、铂丝（或 铁丝 ）、火柴、 碳酸钠 溶液、 碳酸钾 溶液、 蓝色钴玻璃
实验步骤
将焊在 玻璃棒 上的铂丝（或选择光洁无锈的铁丝）置于 乙醇 灯（或煤气灯）的外焰里灼烧，直至火焰变回灼烧前的颜色。之后用铂丝（或铁丝）蘸取碳酸钠溶液，在外焰上灼烧，观察火焰的颜色。将铂丝（或者铁丝）用 盐酸 洗净之后仍在外焰上灼烧至没有颜色，再蘸取碳酸钾做同样的实验，此时用蓝色 钴玻璃 观察火焰颜色。
注： 蓝色钴玻璃 是为了滤去黄色的光，避免 碳酸钾 中所含的微量 钠盐 对火焰颜色造成干扰。
改进实验
改良式酒精灯焰色反应
实验器材
铝底易拉罐、厨房清洁用的钢丝球、药匙（ 或 胶头滴管 ）、 镊子、剪刀、火柴
实验药品
95% 乙醇 、 氯化钠溶液 、 氯化钾 溶液、其他待测金属 盐溶液
实验步骤
(1)取三个相同的铝底罐，清洗罐的外底，并将其倒扣在桌面上，间隔约10厘米，从左到右依次编号为1、2和3。
(2)取一团干净无锈的钢丝球用于厨房清洁，用剪刀剪下三团直径约1厘米的钢丝球，放在倒置在桌子上的罐子底部中心。
(3)在三个罐的底部分别加入约3mL的95% 酒精 或 无水乙醇 。
(4)在2号罐底部的 金属丝 球上加入绿豆大小的固体药物或溶液（如 氯化钠 固体或 氯化钠溶液 ），并在3号罐底部金属丝球中加入绿豆大小固体药物或液体（如 氯化钾 固体或 氯化物 溶液）。
(5)用火柴快速点燃三罐底部的 酒精 ，约5秒，然后可以观察到明显的 火焰反应 实验现象。
实验结果
据观察，1号罐底部的 酒精 燃烧火焰为很浅的浅蓝色，如果不仔细观察，火焰无法清晰可见；2号罐底部上方的火焰是非常明显的黄色；3号罐底部上方的火焰明显呈紫色。火焰颜色的明显差异可以用肉眼直接观察到。通过一块蓝色钻 玻璃 同时观察三个火焰，1号和2号火焰之间可以观察到相同的现象，3号火焰具有非常清晰的紫色火焰。蓝色钻石玻璃的作用是过滤掉钠的黄色光，从而观察元素的紫色火焰。
喷雾式焰色反应
实验材料
200mL 95%的 甲醇 、雾化喷壶（视实验所需确定个数）、 氯化钠 、 氯化锶 、 氯化锂 、 氯化钾 、 氯化铜 、 氯化钙 以及 氯化钴 (选用)等物质各 0.5g~1g、 酒精灯 。
实验步骤
（1）将准备好的盐加入喷雾壶中，向喷雾壶中加入约20mL甲醇，拧上盖子并摇动以充分溶解盐。
（2）点燃酒精灯，将含有盐的甲醇溶液喷洒在酒精灯的外火焰上方，喷雾将被点燃，并形成与实验金属盐的火焰颜色相对应的大型彩色火球。每次 甲醇 喷雾形成的彩色火球可以持续约1秒。将 盐水 甲醇 溶液喷入火焰中2-3次，可以清楚地观察到火球。
实验结果
注： 氯化钴 尽管观测不出明显颜色的焰色。但是黑暗处实验可以观察到明显的白炽闪光。
无纺布巧做焰色反应
实验器材
无水酒精 、医用 无纺布 、 滴管 、 玻璃棒 、镊子、剪刀、 100 mL 烧杯 、药匙、研钵、火柴、 酒精灯 ，KI、CuCl2、 CaCl2 、SrCI固体、 蒸馏水 。
实验步骤
（1）对比实验：首先将干净的铂丝蘸取稀的HCl溶液后置于酒精灯外焰上灼烧直至外焰的颜色与之前同色，然后用铂丝去蘸取KI溶液同样用外焰灼烧，可以观察到紫色火焰，但实验现象不明显，且时间较短。之后用同样方法检测Cu2+、Ca“、Sr2+的焰色。
（2） 空白实验 ：利用 无水乙醇 配置80％的 乙醇 溶液，将其滴加几滴在医用 无纺布 上，将医用无纺布在 埚 点燃观察火焰颜色为无色，这说明此时火焰颜色对于焰色反应的观察没有影响。
（3）改进实验：使用无水乙醇为 溶剂 ，分别滴加KI、CuCl2、 CaCl2 、SrCI的饱和溶液并充分混合以备后续实验。
（4）剪取适宜规格大小的医用无纺布四块，再将其折叠保证一定厚度，用金属镊子夹住并分别蘸取步骤（3）配置好的实验溶液。
（5）用镊子夹住对应的医用无纺布，并用 酒精灯 点燃，可以明显地观察到绿色、砖红色、洋红色，紫色的火焰颜色，火焰高度在6cm左右，持续时间在30s左右，现象十分明显。 （若实验现象不明显，可以在医用 无纺布 上放置适量的金属化合物固体研磨粉末以保证火焰颜色明显）。
试纸法焰色反应
实验器材
普通滤纸、吸水纸、 烧杯 、 硝酸 溶液、 浓硫酸 溶液、待测金属溶液、酒精灯、镊子、 蒸馏水
实验步骤
（1）将普通滤纸裁剪成为能够放入烧杯内的合适尺寸；
（2）配置混酸：先在烧杯中倒入适量浓硝酸，之后再用 玻璃棒 将 浓硫酸 慢慢倒入浓硝酸溶液中，缓慢搅拌直至溶液冷却至室温；
（3）制作试纸：将裁剪好的滤纸条浸没在混酸溶液中（确保每张滤纸都被充分浸没）直至滤纸条变成半透明状（即纤维素硝酸 ）。再将试纸条取出不断用蒸馏水进行漂洗，之后用吸水纸将试纸条上水分擦干；
（4）用制备好的试纸条去蘸取对应的待测金属溶液，确保浸泡充分之后将试纸条晾干；
（5）焰色反应：点燃 酒精灯 ，用镊子夹取晾干的试纸条并将其点燃，即可观察到明显的焰色。
坩埚法钾离子焰色反应
实验器材
硝酸钾 晶体 、坩埚、 玻璃棒 、 坩埚钳 、 甲醇 、火柴
实验步骤
（1）在坩埚中放置适量的硝酸钾晶体，向坩埚中加入微量水（能够溶解掉硝酸钾晶体即可）并用玻璃棒不断搅拌；
（2）向坩埚中滴加2ml甲醇，搅拌均匀，之后用火柴点燃甲醇就可以不通过 蓝色钴玻璃 观测到明显的紫色火焰，强烈搅拌即可使火焰高3-6cm；
（3）相同步骤溶解钠、钙、铜等金属元素的晶体，即可观察到明显的焰色现象。
应用范围
制造烟花
通过精心选择和配置不同的化学物质、金属元素，并设计烟花的结构，烟花制作者利用不同金属在高温燃烧时产生灿烂颜色的特点，将金属元素添加到燃烧器中，确保烟花爆炸时呈现出预期的颜色和图形。
制造信号弹
当金属镁粉和 铝粉 混合燃烧时，会产生几千度的高温，并发出耀眼的光芒。此时，当铜粉等 碱金属 粉末混入其中时，它会发出不同的颜色。 照明弹 有两种：光和烟。一般有白色、红色、绿色和黄色四种颜色。我国 开国大典 上的“万色烟花”实际上是 苏联 的照明弹。信号弹中的氧化剂（如硝酸锶、硝酸钾等）在高温下分解，释放氧气，与燃料（如木炭、硫磺等）进行剧烈燃烧反应，此过程中会产生大量的热量和光。一些信号弹通过添加特定的化学物质，通过焰色反应来改变火焰的颜色，例如锶化合物用于红光，钡化合物用于黄绿色火焰，钠化合物用于黄光等。
照明钠灯
在路面上大多数的路灯是黄色的，这种灯是高压钠灯，黄色主要来源于钠的 发射光谱 ，高压钠灯在高压脉冲下实现钠气体 电离 ，发射光谱中能量最高的部分与人眼最敏感的部分接近，让钠灯具有很强的穿透性，透雾性好，所以适合大面积的公共照明。
检测元素
由焰色反应的原理所发展出的 光谱分析 领域，研究者们通过该方法检测到了大量未知元素并实现定量检测和定性分析，本条内容会在发展领域一栏介绍。
发展领域
在 分析化学 学科领域中有一个重要分支：光谱分析，而其中的 原子 发射光谱则与焰色反应的原理相同：利用被测物质处于 激发态 后，各元素原子通过发射特征光谱来判断物质组成，进而实现对被测物质的定性和 定量分析 。随着各类新型光源的出现，原子 发射光谱 进入了光电化、自动化阶段。通过原子发射光谱法可以实现在不进行元素分离的前提下多种元素进行分析测定。
研究者们通过 电感 耦合 等离子 原子发射光谱法实现了测定：油田中微量 碘 、锶矿泉水中的锶 、 碘帕醇 中钯的残留量 、 高纯 中痕量钴 、 钒铁 炉渣 中钒铁锰磷 、铂钯渣中钌 等一些列的 微量元素 ；通过 微波 等离子体 原子 发射光谱法测定： 膨润土 中总 、 原油 中 微量金属元素 、 乳制品 中的元素 、 氧化锌 中铜、铅、铁、镉、锰元素含量 、皮革和纺织品中可 萃取 重金属含量 。除以上所论及的元素之外，化学家也依据各类 光谱分析 方法实现了对更多未知元素的定量和定性分析。现在，由于其灵敏度高、检测速度快，这种分析方法已广泛应用于科学领域及机械、 电子 、钢铁冶金、食品安全、材料分析、资源 勘探 开发、 环境监测 等领域中。