Flammenfärbung und Spektralanalyse

Die Flammenfärbung ist eine Nachweisreaktion für Elemente und deren Ionen. Grundlegend dafür ist die Tatsache, dass Elemente in einer Flamme Licht bestimmter Wellenlängen abgeben. Die sichtbare Farbflamme kann dann eindeutig einem Element zugeordnet werden. Doch woher kommt die Farbe?

Energie geht nie verloren, sie wird nur umgewandelt. Hier von der Wärmeenergie zur Strahlungsenergie. Die Valenzelektronen, äußersten Elektronen, eines Atoms werden durch Wärme angeregt und in ein höheres Energieniveau, nicht von Elektronen besetzt und weiter vom Atomkern entfernt, angehoben. Dort verbleiben sie aber nicht lange und fallen wieder zurück. Dabei wird Energie in Form eines Photons (=Lichtteilchen) frei. Die Energie des Photons entspricht einer bestimmten Wellenlänge, die für eine bestimmte Farbe steht.

Die Stoffprobe wird auf einen Platindraht oder auf ein Magnesiastäbchen gegeben und in die Flamme gehalten. Die spezifische Farbe kann dann mit Literatur, zwecks Bestimmung, verglichen werden. Jedoch ist die Färbung nicht immer eindeutig, da sich die Färbungen ähneln können oder aber durch die Brennerfarbe schwer zu erkennen ist. Um sicher zu gehen kann man eine Spektralanalyse anschließen oder bevorzugen.

Beispiele: Bor grün, Kalium violett, Lithium karminrot, Calcium ziegelrot

Bei der Spektralanalyse gibt es zwei Möglichkeiten: das Emissionsspektrum eines Gases, welches durch die Überführung leuchtet oder das Absorptionsspektrum eines nicht verdampfbaren Stoffes. Dadurch lassen sich ebenfalls Elemente oder Verbindungen bestimmen. Hinzu kommt die Intensität des Spektrums, aufgrund welcher man auf die Konzentration der Probe schließen kann.