Warum färbt der Luftbefeuchter die Flamme eines Ofens orange?

OK, diese Frage scheint einige Kontroversen ausgelöst zu haben. Einerseits ist die Antwort von Niels Nielsen (derzeit akzeptiert), die impliziert, dass die orange Farbe von Natrium stammt. Auf der anderen Seite ist die Antwort von StessenJ , die impliziert, dass das Orange normale Schwarzkörperstrahlung vom Ruß ist. Außerdem gibt es viele Kommentatoren, die über die Richtigkeit oder Unrichtigkeit der Natriumantwort streiten.

Der einzig gute Weg, die Angelegenheit zu klären, ist ein Experiment. Ich habe es getan, mit einigen Änderungen. Zuerst habe ich anstelle des Gasherds ein Jet-Feuerzeug (ZL-3 ZENGAZ) verwendet. Zweitens habe ich anstelle des Luftbefeuchters ein einfaches Friseurwasserspray verwendet. Die dritte notwendige Komponente ist ein Beugungsgitter, ein billiges, das ich bei AliExpress gekauft hatte. Ich habe es in eine farblose Schutzbrille eingesetzt, um die Notwendigkeit einer dritten Hand zu vermeiden.

Als ich das Feuerzeug anzündete, sah ich eine Reihe von Bildern in der ersten Beugungsordnung: violett, blau, grün, gelb und etwas verschwommenes schwaches Rot. Soweit im Einklang mit dem auf Wikipedia angegebenen Spektrum der blauen Flamme . Dann habe ich Wasser in die Luft gesprüht und gleichzeitig das Feuerzeug bewegt, um die Stelle zu finden, an der die Flamme ihre Farbe ändert. Als die Flamme orangefarbene Strahlen anstelle von anfänglichem Blau erhielt, bemerkte ich, dass ein orangefarbenes Bild der Flamme zwischen roten und gelben Bildern im Beugungsgitter erschien.

Unten ist ein Foto, das ich mit dem am Objektiv einer Fotokamera angebrachten Gitter aufnehmen konnte, nachdem ich die Kamera auf einem Stativ montiert und das Feuerzeug und das Spray in beiden Händen gehalten hatte, während eine 10-sekündige Belichtung im Gange war (Entschuldigung für die schlechte Qualität). Beachten Sie die gelb/orange (Farben sind nicht kalibriert) hohe Spitze an der rechten Seite: das ist der Teil, der nur in der orangefarbenen Flamme vorhanden ist. (Der Jet wurde tatsächlich sichtbar größer, als er seine Farbe zu Orange änderte.)

Daraus folgt, dass die orange Farbe tatsächlich von Natrium stammt, sonst wäre das Bild der orangefarbenen Flamme viel breiter und würde sich in mehrere Farben ausbreiten, wie die Flamme einer Kerze oder eines Feuerzeugs ohne Strahl.

Die Leser sind herzlich eingeladen, dieses Experiment zu wiederholen.

BEARBEITEN

OK, ich habe es geschafft, einige Spektren mit meinem Amadeus-Spektrometer mit benutzerdefiniertem Treiber zu messen. Ich habe eine Integrationszeit von 15 s verwendet, wobei die Flamme etwa 3-5 cm vom SMA905-Anschluss am Spektrometergehäuse entfernt war.

Unten sind die beiden Spektren überlagert, wobei die blaue Kurve der blauen Flamme entspricht und die orangefarbene der Flamme mit etwas Orange entspricht. Ich habe die Daten vor dem Plotten mit einem gleitenden 5-Punkte-Durchschnitt gefiltert. Das Spektrometer hat eine geringere Empfindlichkeit in der Nähe von UV und IR, ignorieren Sie also das Rauschen dort.

(Klicken Sie auf das Bild für eine größere Version.)

Bemerkenswert ist, dass nicht nur die Natriumlinie 590 nm in der orangefarbenen Flamme vorhanden ist, sondern auch zwei Kaliumlinien – 766 nm und 770 nm.

EDIT2

Ich habe das gleiche mit einem Luftbefeuchter anstelle des Sprays versucht. Das Ergebnis mit gefiltertem Leitungswasser ist dasselbe: orangefarbene Flamme mit Natriumspitze. Mit destilliertem Wasser, obwohl das Experiment mit dem Spray immer noch eine orange Flamme ergab (im Grunde das gleiche wie mit Leitungswasser), bekam ich mit dem Luftbefeuchter überhaupt keine orange Flamme.

Wie auch immer, in keinem Fall war ich in der Lage, das Feuerzeug dazu zu bringen, ein kontinuierliches Spektrum zu emittieren. Wann immer ich eine orangefarbene Flamme bekam, schien es immer ein Natrium-D-Dublett zu sein, kein kontinuierliches Spektrum.

Die Erklärung, die ich unten gebe, steht und fällt mit dem Ergebnis eines Experiments, das ich und andere hier vorgeschlagen haben und das auch in meiner Antwort skizziert wird. Ich verspreche, meine Antwort gemäß den Empfehlungen der Moderatoren hier zu bearbeiten oder zu löschen, wenn dieses Experiment zeigt, dass sie falsch ist.

Luftbefeuchter, die nach dem „kalten“ Prinzip arbeiten – winzige Wassertröpfchen, die von den Flügeln eines Ventilators geschleudert werden, mit einem Luftstoß mischen – erzeugen einen Nebel aus mit Wasserdampf angereicherter Luft, gemischt mit den teilweise getrockneten Resten von angereicherten Wassertröpfchen in Salzen durch Verdunstungsabrieb.

Diese mit Salz angereicherten Flecken emittieren dann, wenn sie in eine heiße Gasflamme gezogen werden, Licht mit Frequenzen, die den Linienspektren der Salzbestandteile entsprechen. Im Fall von Natriumchlorid (das häufigste Salz in Leitungswasser) erzeugt das Natrium ein gelb-oranges Leuchten, wenn es auf die Flamme trifft.

Dieses Phänomen bildet die Grundlage einer chemischen Analysetechnik namens Flammenspektroskopie, bei der ein Platindraht in eine Lösung getaucht wird, die eine unbekannte Mischung von Salzen enthält, und dann in eine heiße Flamme gesteckt wird. Die beim Erhitzen der Salze in der Lösung emittierten Farben werden dann verwendet, um die chemischen Bestandteile dieser Salze zu identifizieren.

(Da Natrium allgegenwärtig ist und dieser Test so empfindlich darauf reagiert, muss der Platindraht in Salzsäure getaucht, bis zur Rötung erhitzt, erneut in der Säure abgeschreckt und mehrmals erneut erhitzt werden, um Natrium zu entfernen, bevor der Test an der Probe durchgeführt wird .)

Dieser Mechanismus kann ausgeschlossen werden, indem man die Flamme durch ein Gitter beobachtet, das die primäre Natriumleitung trennt, und ich lade jeden hier ein, der einen Gasherd (was ich nicht habe) und ein Gitter (was ich auch nicht habe, sorry) hat. um das Experiment durchzuführen und uns hier zu berichten.

Da jeder Staub in der Küche wahrscheinlich Salz enthalten würde, würde der Luftbefeuchter, wenn er Staub in die Flamme bläst, die Flamme ebenfalls gelb machen. Dies kann getestet werden, indem der Luftbefeuchter ohne Wasser betrieben wird.

Das Wasser kühlt die Flamme bis zu dem Punkt ab, an dem es zu einer unvollständigen Verbrennung kommt, genau wie bei einer Kerze. Das gelbe Licht stammt von glühendem Kohlenstoff, auch bekannt als Ruß.

Die akzeptierte Antwort ist nicht richtig.

Ich habe einen Gasherd im Keller, den ich regelmäßig warten muss. Dazu müssen Sie einen Haufen gefälschter Stämme entfernen, die aus einem sehr leichten Material bestehen, ich denke, etwas Ähnliches wie Steinwolle, aber fester. Nach der Wartung schalte ich es ein, um sicherzugehen, dass es noch funktioniert, und bemerkte, dass die Flamme rein blau ist, wenn die "Protokolle" nicht drin sind. Das weckte mein Interesse, also tauschte ich die Holzscheite aus und bemerkte, dass die Flamme nach kurzer Zeit orange wird, was sichtbar dem Beginn des Rotglühens der „Holzscheite“ entspricht. Hier ist zum Beispiel der Ofen kurz nach dem Start (so schnell ich vom Thermostat zum Ofen laufen konnte) und dann noch einmal etwa zwei Minuten später:

Kein großer Unterschied, aber man sieht es. Die Flamme an der Vorderseite hat keinen "Klotz" darüber, sodass sie blau bleibt. Früher gab es hier eine Isolierung aus Steinwolle, aber ich habe sie entfernt, weil ich dachte, sie sei von der Installation übrig geblieben.

Es ist nicht ganz klar, wie die "Protokolle" dies tun, aber es ist klar, dass dies ausschließlich auf die Temperatur der Flamme zurückzuführen ist. Als weiteren Beweis habe ich diese beiden Fotos von unserem Kochfeld gemacht:

Wie Sie sehen, wird die Flamme einfach orange, wenn Sie etwas Kaltes in die Flamme stecken. Jetzt auch hier ein großer Effekt, aber das liegt daran, dass ich das Foto mit einer Hand gemacht habe und das Messer nicht richtig positioniert ist. Der Luftbefeuchter tut dies, indem er einen Wassernebel über die gesamte Fläche sprüht.

Ein bisschen von allem hier. Aber ich würde CO sicherlich nicht ignorieren. Denken Sie daran, dass Gas unter Druck austritt, und wenn etwas durch die Hitze der Flamme gelangt, bevor es vollständig oxidiert ist, erhalten Sie CO. Das Vorhandensein von Natrium könnte dazu beitragen, ich würde zuerst mit destilliertem Wasser testen. Aber Wassertröpfchen würden die Flamme schneller abkühlen, indem sie Wärme zum Verdampfen ziehen. Holen Sie sich ein CO-Messgerät und öffnen Sie die Fenster!

Der Luftbefeuchter erhöht den Wasserdampfanteil in der Luft, wodurch der Sauerstoffanteil sinkt. Das Sauerstoffdefizit macht die Verbrennung des Gases weniger effizient, wobei die orangefarbene Flamme auch auf einen höheren CO-Gehalt im Abgas hinweist.

Achten Sie darauf, die Belüftung zu erhöhen, wenn Sie orangefarbene Spitzen auf den Flammen sehen.