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Metallionen und ihre Flammenfärbung

Entdecke, warum Feuerwerkskörper verschiedene Farben haben! Lerne über Alkalimetalle und Erdalkalimetalle und wie sie unterschiedliche Farben erzeugen, wenn sie verbrennen. Du wirst auch verstehen, warum verschiedene Metalle einzigartige Flammenfarben haben. Klingt spannend? Tauche ein in die Welt der Flammenfärbung und Metallionen!

Alle Inhalte sind von Lehrkräften & Lernexperten erstellt
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Die Autor*innen
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Chemie-Team
Metallionen und ihre Flammenfärbung
lernst du in der Oberstufe 5. Klasse - 6. Klasse

Metallionen und ihre Flammenfärbung Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Metallionen und ihre Flammenfärbung kannst du es wiederholen und üben.
  • Bestimme die jeweilige Farbe der Flamme zu den Elementen.

    Tipps

    Überlege, worin der Unterschied zwischen Lithium und Calcium besteht.

    Lösung

    Die Flammenfärbung von Metallsalzlösungen ist nicht nur in Feuerwerkskörpern schön anzusehen, sondern auch eine gute Vorprobe zur Bestimmung der Metalle. Doch warum sind die Flammen so schön bunt? Der Hauptgrund dafür ist die Anregung der Elektronen. Erhitzt du eine Metallsalzlösung über dem Bunsenbrenner, dann wird Energie zugeführt. Dadurch wechselt ein Valenzelektron (Außenelektron) vom Grundzustand in ein höheres Energieniveau. Fällt dieses Elektron vom angeregten Zustand zurück in den Grundzustand, wird dabei wiederum Energie abgegeben. Je nach Energiebetrag wird Licht in einer bestimmten Wellenlänge und somit mit einer bestimmten Farbe sichtbar. Uns erscheint dann die Flamme farbig.

  • Beschreibe den chemischen Hintergrund zur Flammenfärbung.

    Tipps

    Überlege, wann ein Elektron im Grundzustand und wann im angeregten Zustand ist.

    Lösung

    Erhitzt du die Metallsalzlösung über der Brennerflamme, dann wird der Lösung Energie zugeführt. Die Elektronen werden dadurch angeregt und springen vom Grundzustand in den angeregten Zustand. Irgendwann fallen sie zurück in den Grundzustand und dabei wird ein bestimmter Energiebetrag in Form von Licht frei. Das Licht tritt in einer bestimmten Wellenlänge aus, die dann die sichtbare Farbe bestimmt.

  • Überprüfe, in welchem Glas sich welche Metallsalzlösung befindet.

    Tipps

    Überlege, welche Flammenfarbe zu welchem Element gehört.

    Lösung

    Beim Experimenten zur Flammenfärbung ist es besonders wichtig, sauber und vorsichtig zu arbeiten. Wenn analytische Methoden angewendet werden, ist es wichtig, reine Substanzen vorliegen zu haben, damit man auch eindeutige Ergebnisse erhalten kann. Die Substanzen dürfen sich also nicht miteinander vermischen, da sonst die Ergebnisse ungenau sein könnten und zu falschen Ergebnissen führen. Außerdem sollte immer beim Arbeiten mit dem Bunsenbrenner Vorsicht geboten sein und Schutzkleidung sowie Schutzbrille getragen werden. Eine Voraussetzung ist auch, die Farben zu den jeweiligen vorhandenen Stoffen zuordnen zu können.

  • Erschließe die Wellenlänge zu den Farben der Flammen.

    Tipps

    Nutze das Spektrum über der Aufgabe zur Hilfe.

    Überlege, welche Farbe zu welchem Element gehört.

    Lösung

    Das Spektrum, welches du über der Aufgabe siehst, hilft bei der Spektroskopie beispielsweise, die exakte Wellenlänge zu bestimmen. Der Bereich des sichtbaren Lichtes liegt zwischen 380 nm und 780 nm. Dazwischen befinden sich auch die Wellenlängen für die Flammenfärbungen. Die Farbflamme des Kupfers hat dabei z.B. eine Wellenlänge von 510 nm und erscheint uns deshalb blaugrün.

  • Erkläre den Versuchsaufbau zur Flammenfärbung.

    Tipps

    Überlege, wie die Flamme vor und nach dem Magnesiastab aussieht.

    Lösung

    Um Metalle voneinander unterscheiden zu können, brauchst du in der Schule einen Bunsenbrenner, ein Feuerzeug, eine Petrischale, Magnesiastäbchen und verschiedene Metallsalzlösungen. Zuerst füllst du die Metallsalzlösungen in verschiedene Petrischalen. Danach machst du den Brenner mithilfe des Feuerzeugs an und stellst ihn auf die blaue Flamme ein. Den Magnesiastab tauchst du in die Lösung und danach in die Flamme. Die Flamme wird sich dann dem Metall entsprechend verfärben.

  • Ermittle die Gleichung zur Berechnung der Energie.

    Tipps

    Die Wellenlänge hat einen griechischen Buchstaben als Formelzeichen.

    Lösung

    Mit dieser Formel kannst du die Energie berechnen, die beim Herunterfallen des Elektrons vom angeregten Zustand in den Grundzustand frei wird. Das $h$ steht für die plancksche Wirkungszahl oder Konstante. Sie hat immer den Wert $6,55 \cdot 10^{-34}$ Js. Das $c$ steht für die Lichtgeschwindigkeit und ist auch eine Konstante. Das Lambda ist das griechische Formelzeichen für die Wellenlänge. Mit dieser Formel kannst du auch durch Umstellen die Wellenlänge berechnen, wenn du die Energie gegeben hast.