Ich habe gelernt, dass je nach den verschiedenen Gasen, die an der feuererzeugenden Reaktion beteiligt sind, unterschiedliche Farben (gelb, rot oder blau) von Flammen sichtbar werden.
Ich habe eine Frage .. was sind die möglichen Farben, die Feuer haben kann? und beziehen sie sich (wie, wenn ja) auf die Intensität? Wie ich weiß, ist Blau intensiver als Rot usw.
Flammen haben zwei Farbquellen. Die erste entsteht durch glühende Rußpartikel, die von der Flamme erhitzt werden. Diese Art von Strahlung wird als Schwarzkörperstrahlung bezeichnet und hängt nur von der Temperatur ab. Wenn das Feuer also nicht ungewöhnlich heiß oder kalt ist, erhält man die charakteristische gelb/orange Farbe.
Die zweite Farbquelle stammt von Licht, das von angeregten Atomen in der Flamme emittiert wird. Dies wurde in Ihrer vorherigen Frage kurz erwähnt, aber für diejenigen, die es nicht gesehen haben, ist die Energie von Gasmolekülen in einer Flamme gemäß der Maxwell-Boltzmann-Verteilung verteilt und ein kleiner Teil der Gasmoleküle hat Energien, die hoch genug sind, um die Elektronik anzuregen Übergänge. Wenn Sie beispielsweise Kupferatome in einer Flamme haben, können diese durch Kollisionen mit Gasmolekülen mit ungewöhnlich hoher Energie angeregt werden, und die angeregten Atome emittieren blaues/grünes Licht, wenn sie in den Grundzustand zerfallen. Deshalb erzeugt das Hinzufügen von Kupfer zu einer Flamme (oder einem Feuerwerk!) eine blau/grüne Farbe.
Die interessanten Farben in Flammen stammen also von anderen Atomen, typischerweise Übergangsmetallatomen, in der Flamme. Eine lange Liste aller Farben gibt es im Wikipedia-Artikel zum Thema Feuerwerk .
Die Intensität hängt von der Temperatur der Flamme und der Konzentration der Metallionen ab. Denken Sie daran, dass es die sehr wenigen Moleküle mit hohen Energien in der Maxwell-Boltzmann-Verteilung sind, die elektronische Übergänge verursachen. Das heißt, wenn Sie die Flammentemperatur erhöhen, erhöhen Sie die Anzahl der Moleküle mit hohen Energien sehr schnell. Die Konzentration von Metallionen hat einen offensichtlichen Effekt, denn je mehr Metallionen vorhanden sind, desto mehr Licht wird emittiert. Es besteht kein direkter Zusammenhang mit der Farbe.
Es gibt zwei verschiedene Effekte, die die Färbung einer Flamme dominieren: Schwarzkörperstrahlung und elektronische Übergänge.
Im ersten Fall bestimmt die Temperatur die dominierende Wellenlänge. Ein bekanntes Beispiel ist der Begriff „Weißglut“, wenn dasselbe Objekt auf zwei unterschiedliche Temperaturen erhitzt wird. Je höher die Temperatur, desto kürzer wird die dominante Wellenlänge und desto "blauer" wird die Flamme. Bei diesem Prozess ist der Schlüssel, dass das GLEICHE MATERIAL auf UNTERSCHIEDLICHE TEMPERATUREN erhitzt wird, um die Farbe zu ändern.
Mit dem elektronischen Übergang wird das betreffende Element oder Molekül relevanter. Wenn Elektronen (oder allgemeiner ganze Molekül-/etc.-Systeme) in einen Zustand höherer Energie angeregt werden, dürfen sie diese Energie nur in festen Beträgen abgeben, die festen Energiebeträgen entsprechen. Je kürzer die Wellenlänge des emittierten Lichts ist (je blauer es ist), desto mehr Energie trägt es. Dies erklärt die Existenz von Spektrallinien/-bändern und liegt der Verwendung des "Brenntests" in der analytischen Chemie zugrunde. Wenn Kupfer beispielsweise in eine Flamme gelegt wird, wird es grün gefärbt. Ich nehme an, dass die Flamme selbst grün wird, weil eine sehr kleine Menge des Kupfers tatsächlich verdampft und angeregt wird, aber ich habe nie wirklich darüber nachgedacht, warum der Großteil der Flamme vorher farbig wird.
Beim elektronischen Übergang spielt die Intensität der Flamme im Allgemeinen keine so starke Rolle.