Flammenfärbung

Licht und Farbe: Licht: allgemeiner Sprachgebrauch: sichtbare Strahlung (Wellenlänge: 400 bis 750 Nanometer)
Licht = elektromagnetische Strahlung, sichtbares Licht nur ein Bruchteil
Auch ultraviolettes, infrarotes Licht, Röntgenstrahlung zählen dazu
Weißes Licht (Sonnenlicht) schwingt in allen Richtungen mit allen Wellenlängen

Lichtentstehung: Elektronen sind normalerweise in Zustand geringster Energie = Grundzustand. +Energie  angeregter Zustand = Zustand höherer Energie = instabil  fallen in niedrigeren Energiezustand zurück  Energie wird frei:

E(freiwerdende Energie) = E1(Energie im angeregten Zustand) - E0(Energie im energieärmeren Zustand)

Bestimmte Energie = bestimmte Frequenz = bestimmte Farbe

Frequenz =(E1-E0)/n(Planck'sche Konstante)


Farbspektren:
Sonnenlicht, Glühlampe, weißes Licht: kontinuirliches Spektrum
Metalldämpfe, Edelgase: Linienspektrum

bestimmte Wellenlänge = bestimmte Farbe
jedes Element  charakteristisches Farbspektrum
Spektrallinie = Differenz zwischen 2 Energiezuständen eines Elektrons


Erklärung mit der Quantentheorie:
. Elektronen können im Atom nur bestimmte Energiezustände einnehmen
. Energie eines Elektrons ist nur sprunghaft (in Vielfachen von Energiequanten) veränderlich
. Energiequanten: Größe hängt von Frequenz und der "transportierenden" Strahlung ab

Auswertung: charakteristische Färbung, die die farblose Flamme des Bunsenbrenners annimmt, wenn das färbende Element oder eine Verbindung verbrannt wird zur Bestimmung dieses Elements


Qualitative Analyse: Bestimmung von Elementen mit Hilfe der Flamenspektroskopie:
Energieniveauschema = Auswertung der Atomspektren (typisch für jedes Element)

Hauptenergiegruppen: K, L, M, N, usw.
Zum Heben der Elektronen in höheren Zustand muß Arbeit entgegen der elektrischen Anziehung verrichtet werden
Untergruppen (Unterniveaus): ähnliche Energie, s, p, d, f - Zustände.

Flammenphotometer: In Wasser oder organischen Lösungen gelöste Probe wird mit Zerstäuber dem Brenngas beigemischt, Lichtstrahlung der Flamme durch Prismen oder Gitter spektral zerlegt  eindeutiges Spektrum für jedes Element.

Alkalimetalle: 1.Hauptgruppe
Reaktionsfähigkeit nimmt von oben nach unten ab
Eigenschaften: sehr ähnliche Eigenschaften
Nur in Verbindungen (Oxydationszahl +I) vorkommend
Leicht, weich, glänzend, niedriger Schmelzpunkt)

Element Chem.Zeichen Flammenfärbung

Lithium Li Rot
Natrium Na Gelb

Kalium K Violett
Rubidium Rb Rot-violett

Caesium Cs Blau
Francium Fr -

Gewinnung: durch Elektrolyse ihrer geschmolzenen Salze

Alkalihydroxide:
Alkalimetalle + H2O  Bildung von Hydroxiden
z.B.: 2Na + H2O  H2 + 2NaOH
Eigenschaften: weiße, salzartige, feste Stoffe
stark hygroskopisch

lösen sich in Wasser
bilden starke Basen (z.B. NaOH)

Oxide: Alkalimetalle bilden an Luft normale Oxide

z.B.: LiO2, Na2O2, allgemein: MeO2


Erdalkalimetalle: 2.Hauptgruppe
Eigenschaften: sehr unedel, nur in Verbindungen (Ox.Zahl: +II) vorkommend

Element Chem.Zeichen Flammenfärbung

Berrylium Be -
Magnesium Mg -

Kalzium Ca Orangerot
Strontium Sr Karminrot
Barium Ba Grün Radium Ra -