Versuchsbeschreibung

Verschiedene Metallsalze, die sich in Petrischalen befinden, werden angezündet.

 

Verwendete Chemikalien

Chemikalie Symbole H- / EUH- / P-Sätze

100 mL Methanol, CH4O

Methylalkohol, Holzgeist
M: 32.04 g/mol

CAS-Nr.: 67-56-1
EG-Nr.: 200-659-6
UN-Nr.: 1230

WGK: 1

GHS02 – Flamme

GHS06 – Totenkopf mit gekreuzten Knochen

GHS08 – Gesundheitsgefahr

Gefahr

H225: Flüssigkeit und Dampf leicht entzündbar.

H301+H311+H331: Giftig bei Verschlucken, Hautkontakt oder Einatmen.

H370: Schädigt die Organe (Augen).

P210: Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen sowie anderen Zündquellen fernhalten. Nicht rauchen.

P240: Behälter und zu befüllende Anlage erden.

P280: Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen.

P302+P352: BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT: Mit viel Wasser/Seife waschen.

P304+P340: BEI EINATMEN: Die Person an die frische Luft bringen und für ungehinderte Atmung sorgen.

P308+P310: BEI Exposition oder falls betroffen: Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen.

P403+P233: An einem gut belüfteten Ort aufbewahren. Behälter dicht verschlossen halten.

5 g Natriumchlorid, NaCl

Kochsalz
M: 58.44 g/mol

CAS-Nr.: 7647-14-5
EG-Nr.: 231-598-3

WGK: 1

 

-

5 g Borsäure, H3BO3

M: 61,83 g/mol

CAS-Nr.: 10043-35-3
EG-Nr.: 233-139-2

Reproduktionstoxizität-Kat.: 2
WGK: 1

GHS08 – Gesundheitsgefahr

Gefahr

H360FD: Kann die Fruchtbarkeit beeinträchtigen. Kann das Kind im Mutterleib schädigen.

P201: Vor Gebrauch besondere Anweisungen einholen.

P308+P313: BEI Exposition oder falls betroffen: Ärztlichen Rat einholen/ärztliche Hilfe hinzuziehen.

5 g Lithiumchlorid, LiCl

M: 42.39 g/mol

CAS-Nr.: 7447-41-8
EG-Nr.: 231-212-3

WGK: 1

GHS07 – Ausrufezeichen

Achtung

H302: Gesundheitsschädlich bei Verschlucken.

H315: Verursacht Hautreizungen.

H319: Verursacht schwere Augenreizung.

P302+P352: BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT: Mit viel Wasser/Seife waschen.

P305+P351+P338: BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen.

10 Tropfen Schwefelsäure 95–97 %, H2SO4

M: 98.08 g/mol

CAS-Nr.: 7664-93-9
EG-Nr.: 231-639-5
UN-Nr.: 1830

WGK: 1

GHS05 – Ätzwirkung

Gefahr

H290: Kann gegenüber Metallen korrosiv sein.

H314: Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden.

P280: Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen.

P301+P330+P331: BEI VERSCHLUCKEN: Mund ausspülen. KEIN Erbrechen herbeiführen.

P305+P351+P338: BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen.

P308+P310: BEI Exposition oder falls betroffen: Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen.

 

Verwendete Geräte, Versuchsaufbau

Dreibein, feuerfeste Unterlage, 3 × 100-ml-Petrischale, Streichhölzer oder Feuerzeug

 

Versuchsdurchführung

In die Petrischalen kommen zunächst die Stoffe, die angeregt werden sollen. Die Petrischalen werden nun mit Methanol aufgefüllt. Bei der Borsäure gibt man 10 Tropfen Schwefelsäure konz. hinzu. Anschließend wird kurz gerührt und die Gefäße mit Glasdeckeln abgedeckt. Um den Versuch zu starten, werden die Glasdeckel entfernt und das Methanol mit einem Feuerzeug oder Streichholz entzündet. Um die Reaktion zu beenden, werden die Glasdeckel wieder auf die Petrischale gelegt.

 

Reaktionsgleichung

Verbrennung von Methanol

2 CH3OH + 3 O2 → 2 CO2↑ + 4 H2O↑

Leuchterscheinung: Werden Gase oder Dämpfe chemischer Substanzen in einer nicht leuchtenden Flamme oder in einem elektrischen Lichtbogen erhitzt, so strahlen diese Licht aus. Jedes Element hat, trotz einiger Ähnlichkeiten, ein charakteristisches Linienspektrum (Bunsen, Kirchhoff, 1860). Spektrallinien entstehen dadurch, dass die Atome Licht nur in diskreten Quanten (Photonen) ausstrahlen. Der Grund dafür ist die Struktur der Elektronenhülle. Der Grundzustand eines Atoms ist der stabilste, er ist der Zustand niedrigster Energie. Übergänge zwischen verschiedenen Elektronenbahnen bzw. energetischen Zuständen (Energieniveaus) sind möglich, wenn die Energiemenge, die der Energiedifferenz zwischen den betreffenden Zuständen entspricht, entweder absorbiert (zugeführt) oder in Form von elektromagnetischer Strahlung (Photonen) emittiert (ausgestrahlt) wird. Erhöht sich die Energie eines Atoms und entspricht diese Energiezufuhr dem Energieunterschied zwischen zwei Zuständen Em (niedriges Energieniveau) bzw. En (hohes Energieniveau), dann wird ein Elektron auf die höhere Bahn (En) angehoben. Kehrt das Elektron in den günstigeren Zustand (Em) zurück, wird die Energiedifferenz (Ediff. = En − Em) als Licht (Photonen) ausgestrahlt.

Anregungszustand

Mit Hilfe der Flammenfärbung werden in der analytischen Chemie (Trennungsgang, Atomabsorbtionsspektroskopie = AAS und Flammenphotometrie) Metalle bzw. Halbmetalle nachgewiesen, wie z. B. Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium, Cäsium, Calcium, Barium und Strontium.

Borsäure: Der entstehende Borsäuretrimethylester verbrennt mit grüner Flamme.

H2SO4 + CH3OH → HSO4 + CH3OH2+

CH3OH2+ + HSO4 → CH3HSO4 + H2O

H3BO3 + CH3HSO4 → CH3–O–H2BO2 + H2SO4

CH3–O–H2BO2 + CH3HSO4 → (CH3O)2HBO + H2SO4

(CH3O)2HBO + CH3HSO4 → B(CH3O)3 + H2SO4

 

Medien

Von links nach rechts: Lithium(chlorid), Barium (Borsäure), Natrium(chlorid)

 

 

Quellenangaben

[1]
F. Bukatsch, O. Krätz, G. Probeck und R. Schwankner. "Farbige Alkoholflammen" für Theatereffekte. In: So interessant ist Chemie, 2. Auflage, Aulis-Verlag Deubner: Köln, 1997, 96–97.
[2]
F. Bukatsch, O. Krätz, G. Probeck und R. Schwankner. Grüne Borsäureester-Flamme. In: So interessant ist Chemie, 2. Auflage, Aulis-Verlag Deubner: Köln, 1997, 105.
[3]
F. R. Kreißl und O. Krätz. Gesalzener Alkohol. In: Feuer und Flamme, Schall und Rauch, WILEY-VCH: Weinheim, 1999, 87–88.

 

Download

Flammenfärbung

 

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