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Bengalisches Feuer - Flammenfärbung
 
 
 
  Versuch Nr.048
Bewertung / Schwierigkeitsgrad:

Zeitaufwand: 15 min Vorbereitung, 5 min Vorführung
 
Bengalisches Feuer
Quelle: [1]
   

 

 

Versuch des Monats

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Ziel:
Einige Stoffe rufen in der heißen Brennerflamme charakteristische Färbungen hervor. Sie werden durch die Elemente verursacht, die in diesen Verbindungen enthalten sind. So verraten sich schon Spuren von Natriumsalzen durch intensive gelbe Flammenfärbung. In der analytischen Chemie wird der Effekt als empfindliches Nachweisverfahren für bestimmte Metalle benutzt. Man nutzt den Effekt der Flammenfärbung auch in der Pyrotechnik z. B. in Feuerwerksraketen und bengalischen Feuern. Im Experiment wird die Herstellung eines intensiv rot leuchtenden Bengalischen Feuers beschrieben.

 

 
 

Geräte:
2 kleine Bechergläser, Schutzbrille, Salpeterpapier (oder ähnliche Zündschnur bzw. Wunderkerze), feuerfester Untergrund (Asbestplatte, Porzellanscherbe), Spatel

 

 
 

Chemikalien:
Kaliumchlorat, Strontiumnitrat,
Saccharose

 

 
 

Sicherheitshinweise:
Achtung: Die Stoffe dürfen niemals zusammen in einer Reibschale gemischt oder zerkleinert werden. Explosionsgefahr!

Strontiumnitrat (Sr(NO3)2): O R8
Kaliumchlorat (KClO3): O,Xn R9-20/22 S13-16-27
Saccharose (C12H22O11):
keine besonderen Sicherheitshinweise

O Xn E

Achtung: Immer wieder kommt es während Fußballspielen dazu, dass in den Zuschauerbereichen Bengalische Feuer abgebrannt werden. Den Fans, die dadurch offensichtlich ihrer Begeisterung Ausdruck verleihen wollen, dürfte häufig nicht bewusst sein, welche Gefahren dadurch entstehen:

Das "Bengalfeuer" oder die "Seenot-Rettungsfackel" entwickelt eine Abbrenntemperatur von 1.600 bis 2.500°C. Verbrennungen können selbst dann hervorgerufen werden, wenn ein direkter Kontakt mit dem Feuer gar nicht zustande kommt. Ein Löschen dieser pyrotechnischen Feuer ist während der Abbrenndauer nicht möglich! Die Reste des ausgebrannten Behälters sind noch über lange Zeit so heiß, dass sie auch bei kurzer Berührung zu erheblichen Verbrennungen führen können.

Deshalb gilt: Wer entgegen der Stadionverordnung Pyrotechnik mitführt oder verwendet, begeht eine Ordnungswidrigkeit. Das von der Landeshauptstadt München festgesetzte Bußgeld beträgt z.B. in der Regel bei Ersttätern zwischen 100,-- und 150,-- Euro. Wer innerhalb der Zuschauerbereiche Pyrotechnik abbrennt, muss unter Umständen sogar mit einer Strafanzeige wegen eines Vergehens der (versuchten) gefährlichen Körperverletzung rechnen. Wer andere beim Abbrennen der Pyrotechnik unterstützt, kann sich ebenfalls strafbar machen.
(Quelle: http://www.polizei.bayern.de/ppmuc/schutz/text8.htm)

 

 
 

Einverständniserklärung:
Hiermit erklären Sie sich bereit den folgenden Versuch unter
eigener Verantwortung und nur mit ausreichendem chemischen Wissen und geeigneten Schutzvorrichtungen durchzuführen!
Der Autor kann für jegliche Personen- und Sachschäden durch mögliche Fehlversuche nicht haftbar gemacht werden. (siehe Sicherheitscheck bzw. Disclaimer)

 
 

 

 
 

Versuchsanleitung: Taschenrechner
Für rotes Bengalfeuer stellt man folgende Mischung zusammen:

3 Teile Kaliumchlorat (z.B. 6g)
1-1,5 Teile Saccharose (2-3g)
0,1-0,5 Teile
Strontiumnitrat (0,2-1g)
evtl. eine Spatelspitze rotes Eisenoxid (Katalysator)

Die Mischung wird vorsichtig (!) auf einem glatten Papier miteinander vermischt. Auf keinen Fall in einer Reibschale mit Druck verreiben (Explosionsgefahr)! Am besten man hebt die Pulver vorsichtig gegenseitig unter. Anschließend wird das Gemisch kegelförmig auf einer feuerfesten Unterlage aufgeschüttet und mit einer mindestens 10 Zentimeter langen Zündschnur bestückt. Nach dem Zünden sollte ein angemessener Sicherheitsabstand eingenommen werden. (Alternativ kann das Gemisch mit einer langen Wunderkerze gezündet werden, jedoch nie mit einem Bunsenbrenner --> Explosionsgefahr!)

Mischt man an Stelle von Strontiumnitrat Bariumnitrat unter das Gemenge, so zeigt die Flamme eine fahlgrüne Färbung.

Flammenfärbung verschiedener Metalle: 

Kupferacetat
Kaliumiodid
Magnesium
 
Eisen
Strontiumnitrat
Natriumchlorid
 

Video:

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Entsorgung: (siehe auch Entsorgungsmaßnahmen)
Die Verbrennungsrückstände werden in Wasser gegeben und mit Natriumcarbonat versetzt. Die abgetrennten unlöslichen Bestandteile werden bei den Schwermetallabfällen entsorgt. Flüssigkeitsreste können im Abluss entsorgt werden.

 

 
 

Erklärung / Hintergrund:
Chlorate und Nitrate wirken als starke Oxidationsmittel, die die Saccharose (Reduktionsmittel) in die jeweiligen Oxide überführen. Dabei werden sie selbst zu Chloriden und Nitriten reduziert. Durch die hohen Temperaturen dieser stark exothermen Reaktion emittieren Strontiumsalze ein karminrotes Licht.

Das farbige aufleuchten der Flamme entsteht durch Vorgänge in der Elektronenhülle der Atome. Bei hohen Temperaturen kommt es zur Anregung von Außenelektronen, den sogenannten Leuchtelektronen die unter Aufnahme von Energie ein höheres Energieniveau besetzen. Bei ihrer Rückkehr auf das Niveau des Grundzustandes wird die dabei wieder freigesetzte Energie in Form von Licht abgestrahlt.

Schritt 1: Elektronen nehmen Energie auf
Schritt 2: Anhebung auf ein höheres Besetzungsniveau
Schritt 3: Rückkehr zum Grundzustand unter Aussendung von Licht

 

 
 

Links:
Atommodelle: Viele Informationen über die Atommodelle von Rutherford und Bohr und denAufbau der Atome nach dem Schalen- und Orbitalmodell.
Linienspektren, der Schlüssel zum Verständnis der Struktur der Atomhülle: Infos über die von Robert Bunsen entwickelte Spektralanalyse sowie...
Bohrs allgemeine Formel für empirischen berechneten Linien der Balmerserie des Wasserstoff-spektrums

Metalle: Klassifikation, Bindungen, Gitterstrukturen Vom Elektronengasmodell über das Energiebändermodell und die Kristallstrukturen findet man hier alles den Aufbau von Metallen.
Allgemeine Metallinfos: Leitfähigkeit, Vorkommen, Gewinnung, Physikalische Eigenschaften,Verwendung, Dichteverlauf, Ionenradien, Magnetismus, Oxidationsstufen, Kationenbildung, Flammenfärbungen, Häufigkeit der Elemente

Quellenangabe:
[1] By de:Freedom_Wizard (Own work) [GFDL (www.gnu.org/copyleft/fdl.html) or CC-BY-3.0 (www.creativecommons.org/licenses/by/3.0)], via Wikimedia Commons

 

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