Färgade elden

Kemi

Gilla:		Dela:

Film

Det här behöver du

• 1 st normalstor marschall
• 1 st spisplåt
• 7 st skålar, cirka 100 ml stora
• 1 st skedar
• 1 st kastrullock på pinne (som passar för att sätta över marschallbehållaren för att släcka elden)
• 1 st tändare med lång arm
• Spisbränsle eller etanol
• Ämnen för färgad eld:
  • Natriumklorid (vanligt salt), NaCl
  • Koppar(II)klorid, CuCl₂
  • Kopparsulfat, CuSO₄
  • Strontiumklorid, SrCl₂
  • Litiumklorid, LiCl
  • Järnpulver
• Säkerhetsutrustning: 1 st brandsläckare, 1 st hink med vatten, skyddsglasögon, skyddshandskar

Kort förklaring

När ämnena värms upp i flamman börjar de skicka ut ljus. Det är deras atomer som gör det. När de värms upp får de överskottsenergi - energi som de snabbt gör sig av med igen genom att skicka ut ljus. Olika atomer skickar ut ljus i olika färg, och på så sätt kan man genom ett sådant här "flamtest" lista ut vilka atomer ett ämne består av.

Lång förklaring

Färgen på en eldflamma beror i huvudsak på två saker; värmestrålning och excitationsstrålning från de atomer som befinner sig i flamman. Atomerna kan vara där en och en, eller sitta ihop som i molekyler. De kan hamna i flamman genom att de finns i luften från början, att de avdunstat från det brinnande bränslet, eller som i det här fallet - att vi hällt dem över flamman.

Värmestrålning är den elektromagnetiska strålning som ett ämne avger på grund av sin temperatur. Den här elektromagnetiska strålningen kommer bestå av osynlig strålning såsom infraröd strålning och UV-strålning, men även av synligt ljus i olika färger. Blandningen av synligt ljus resulterar i en enda färg, och det är den värmestrålning man ser.

Ibland säger man svartkroppsstrålning i stället för värmestrålning. Det är för att värmestrålningen endast beror på ämnets temperatur, inte för att ämnet reflekterar någon strålning från omgivningen - precis som en perfekt "svart kropp" inom fysiken.

Värmestrålning uppstår då de atomer som en kropp består av rör sig i förhållande till varandra. Eftersom atomerna innehåller laddade partiklar - protoner och elektroner - skapar det laddningsskillnader vilket resulterar i en elektromagnetisk våg som rör sig iväg från kroppen.

Excitationsstrålning är också elektromagnetisk strålning, bland annat i form av synligt ljus. Alla ämnen består av atomer och när en atom tillförs energi, till exempel genom att den värms upp, kan dess elektroner exciteras. Det innebär att de "hoppar" upp en nivå och hamnar längre ut från atomkärnan än normalt. Det här är dock ett väldigt instabilt tillstånd för en elektron, så den kommer inom kort "falla" ner igen. När den faller ner igen sänder den ut överskottsenergin den fick när den exciterades i form av elektromagnetisk strålning, och då eventuellt synligt ljus i en viss färg.

En atom av ett visst grundämne har endast ett visst antal bestämda varianter av excitationstrålning. Det är för att atomen endast har bestämda platser där elektroner kan vara. Elektronerna kan endast röra sig mellan dessa platser. När ett ämne värms upp kommer dessa elektronhopp sätta igång och den här blandningen av excitationstrålning sätter igång. Blandningen av synligt ljus resulterar i en färg, och det är den excitationstrålning man ser.

I den här undersökningen testar du vilken färg som uppstår när du hettar upp olika metallatomer - kopparatomer (med två olika elektronuppsättningar), litiumatomer och strontiumatomer. Färgen du ser beror nästan helt på excitationsstrålning, och inte så mycket på värmestrålning. Det brukar det göra när ett ämne blir helt sönderdelat i atomer, vilket de här ämnena blir.

Den här undersökningen fungerar likadant som ett flamtest, vilket är en kemisk analysmetod för att ta reda på vilka atomer som ingår i ett ämne. Då ser man till att ämnet sönderdelas i atomer, och sedan hettar man upp atomerna i en varm eld och ser vilka färger som uppstår.

Du har säkert hört att färgen på en flamma enbart beror på hur varm den här, alltså att det synliga ljuset man ser enbart är värmestrålning. Det här stämmer ganska bra när man till exempel pratar om flamman från ett stearinljus. Det ljuset från flamman beror främst på värmestrålning från molekyler i rörelse inuti flamman. Molekyler är ju atomer som sitter ihop, och då tenderar atomerna att hellre absorbera energi i form av att börja röra sig mer, i stället för i form av exciterade elektroner.

Exempel på när de här ämnena används för att skapa färgad eld är i fyrverkerier, filminspelningar och magishower.

Experimentera

För att göra denna undersökning till ett experiment kan du försöka besvara någon av nedanstående frågor. Glöm inte att förklara resultatet. Du kan även försöka svara på frågorna genom att diskutera i stället för att experimentera.

• Vad händer om du blandar två ämnen?
• Vad händer om du lägger i en klump av ett ämne, i stället för att strö ett fint regn?

Gilla:		Dela:

Också av oss

The Experiment Archive
Världens Häftigaste