Farbige Flammen

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Farbige Flammen: Spiritus mit Salzen einfärben

Die Flammenfärbung ist eines der ältesten spektakulären Experimente der Chemie. Bereits Alchemisten im Mittelalter nutzten Metallsalze um Feuer zu färben und ihre Zuschauer zu beeindrucken. Heute ist es Grundlage der Spektralanalyse.

Geschichte

Antike & Mittelalter: Chinesische Feuerwerker nutzten Kupfersalze für grüne Flammen bei Festen. Arabische Alchemisten beschrieben "rotes Feuer" durch Strontium-Salze um 800 n. Chr.

1800: Johann Wolfgang Döbereiner entdeckt dass verschiedene Elemente die Flamme unterschiedlich färben. Sein "Döbereiner-Feuerzeug" nutzte das.

1860: Bunsen und Kirchhoff entwickeln die Spektralanalyse. Jedes Element hat eine charakteristische Flammenfarbe, weil Elektronen beim Zurückfallen Licht bestimmter Wellenlänge aussenden. Damit entdeckten sie Cäsium und Rubidium.

Jahrmärkte 1900: Schausteller färbten Spiritusflammen für "magisches Feuer". Rezepte wurden in Apothekerbüchern geheim gehalten.

Anwendungen und Möglichkeiten

1. Qualitative Analyse: Flammenfärbung ist der schnellste Test auf bestimmte Metalle. Chemiker halten eine Probe in die Bunsenbrenner-Flamme.

• Gelb = Natrium
• Violett = Kalium
• Karminrot = Lithium/Strontium
• Grün = Kupfer/Barium

2. Feuerwerk & Pyrotechnik: Alle bunten Sterne in Raketen basieren auf Metallsalzen.

• Rot: Strontiumcarbonat SrCO₃
• Grün: Bariumchlorid BaCl₂
• Blau: Kupferchlorid CuCl₂
• Gelb: Natriumnitrat NaNO₃

3. Schauversuche: Regenbogen-Flammen, "magische Kerzen", Chemie-Shows.

4. Lötflamme beurteilen: Erfahrene Schweißer erkennen an der Flammenfarbe ob die Flamme reduzierend oder oxidierend ist.

Möglichkeiten & Grenzen:

• Geht: Alkalimetalle Li, Na, K. Erdalkalimetalle Ca, Sr, Ba. Kupfer.
• Geht schlecht: Eisen, Nickel. Färben kaum, weil das Licht zu schwach ist.
• Geht nicht: Edelmetalle Gold, Silber. Brauchen zu hohe Temperatur.
• Problem: Natrium ist überall. Ein Staubkorn reicht und alles wird gelb. Deshalb überdeckt Gelb fast alle anderen Farben.

Rezept: Farbiger Brennspiritus

Grundprinzip: Metallsalz in Spiritus lösen. Der Alkohol brennt, das Salz verdampft und färbt die Flamme.

Grundrezept für 100 ml farbigen Spiritus: 1. 100 ml Brennspiritus 96% in feuerfestes Gefäß geben 2. 5-10 g Metallsalz einrühren bis gelöst 3. In flache Schale gießen, anzünden

Farben & Salze:

Farbe	Salz	Menge auf 100ml	Beschaffung	Hinweis
Karminrot	Strontiumchlorid SrCl₂	10 g	Chemikalienhandel, Trockenmittel	Beste Rot-Farbe
Orangerot	Calciumchlorid CaCl₂	10 g	Streusalz, Trockenmittel	Günstig, gut
Gelb	Natriumchlorid NaCl	5 g	Kochsalz	Überdeckt alles
Grün	Borsäure H₃BO₃	10 g	Apotheke	Sicherste grüne Farbe
Grün-Blau	Kupfer(II)-chlorid CuCl₂	5 g	Chemikalienhandel	Intensiv, giftig
Violett	Kaliumchlorid KCl	10 g	Diät-Salz, Apotheke	Wird leicht von Gelb überdeckt
Blau	Kupfer(II)-sulfat CuSO₄	5 g	Kupfervitriol, Baumarkt	Nur mit Chlorid-Zusatz gut

Profi-Tipp für Blau: Blau ist die schwerste Farbe. Reines Kupfersulfat gibt nur schwaches Grünblau. Rezept: 5g CuSO₄ + 2g Salmiak NH₄Cl in 100ml Spiritus. Das Chlorid verstärkt die Blaufärbung enorm.

Regenbogenflamme: 7 Schalen nebeneinander mit den Farben. Nacheinander anzünden oder mit Dochtleiste verbinden.

Durchführung

1. Vorbereitung: Nur im Freien oder unter Abzug. Feuerfeste Unterlage. Löschdecke bereit. Keine brennbaren Materialien in 2m Umkreis. 2. Anmischen: Salz in Spiritus rühren. Manche lösen sich schlecht. Dann 1-2 Tropfen Wasser zugeben, hilft beim Lösen. 3. Abfüllen: In flache feuerfeste Schalen aus Metall oder Keramik. Max 5mm Füllhöhe. 4. Anzünden: Mit langem Stabfeuerzeug. Zurücktreten. 5. Beobachten: Farbe zeigt sich am besten bei Dunkelheit. Natrium-Verunreinigungen geben Gelbschleier. 6. Löschen: Mit Deckel ersticken. Nicht auspusten. Nicht Wasser drauf.

Sicherheit

Das ist Feuer. Mit Chemie. Doppelte Gefahr.

1. Brandgefahr: Brennspiritus hat Flammpunkt 12°C. Dämpfe sind schwerer als Luft und kriechen über Tisch. Zündquelle entfernt = 3m. Nie in Flammen nachgießen!
2. Giftige Dämpfe:

• Barium-Salze: Hochgiftig beim Verschlucken. Dämpfe nicht einatmen.
  
• Kupfer-Salze: Dämpfe reizen Atemwege. Grünspan ist giftig.
  
• Strontium: Weniger giftig, aber Staub vermeiden.
  

3. Augenschutz & Handschuhe: Immer. Salze reizen. Spritzer in Flamme können spritzen.
4. Borsäure ist am sichersten: Für Kinder-Versuche nur Borsäure nehmen. Ungiftig, grüne Flamme.
5. Nie im Zimmer: Nur draußen oder unter Laborabzug. Dämpfe + Ruß + Metallsalz-Aerosole.
6. Reste: Nicht in Ausguss. Erkalten lassen, mit viel Wasser verdünnen oder als Sondermüll. Kupfer/Barium sind umweltgiftig.
7. Verwechslung: Gefärbten Spiritus NIEMALS in Getränkeflaschen füllen. Beschriften: "Gift! Nur für Versuche!"

Warum Natrium alles gelb macht: Natrium sendet extrem starkes Licht aus. 0,1mg NaCl reichen um eine ganze Flamme gelb zu färben. Deshalb Hände waschen, saubere Gefäße, kein Speichel am Glasstab.

Literatur

• R. Bunsen: Chemische Analyse durch Spectralbeobachtungen. 1860.
• Deutsches Apothekerbuch, Rezepte für Bengalisches Feuer, 1880.