Chemie Praktikum Klasse 10

Thema: Flammenf�rbung / Spektralanalyse von Alkalimetallen und Erdalkalimetallen

Verfasst am 9.10.2003. Bitte beachten: Es handelt sich hierbei um einen urheberrechtlich geschützten Text.

Versuchsaufgabe:

Mit Hilfe der Flammenf�rbung soll herausgefunden werden, ob eine unbekannte Substanz eine Lithium-, Natrium-, Kalium-, Strontium-, oder Bariumverbindung ist. Hierzu m�ssen zuerst die Flammenf�rbungen dieser Elemente bekannt sein.

Allgemeine Grundlagen:

Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium und Caesium sind Alkalimetalle. Sie reagieren schnell mit Wasser und Luft und kommen in der Natur daher nur als Verbindungen vor. "Al-quali" ist arabisch und bedeutet so viel wie "aus Pflanzenasche". Zu den Erdalkalimetallen geh�ren die Elemente der 2. Hauptgruppe des Periodensystems: Strontium, Calcium, Barium, Beryllium, Magnesium und Radium.

Unter einem Linienspektrum versteht man folgendes:
Man kann mit einem Prisma die Farben einer Lichtquelle (etwa der Flamme beim Verbrennen eines chemischen Elements) zerlegen, da sie je nach Wellenl�nge unterschiedlich stark gebrochen werden. Dadurch entstehen meist mehrere scharf abgegrenzte Farbstreifen unterschiedlicher Wellenl�nge mit einem charakteristischen Muster f�r jedes Element. Es kann nat�rlich auch nur einer erscheinen oder das komplette Spektrum gef�llt sein. So weist das wei�e Sonnenlicht alle Regenbogenfarben auf. Man nennt dies ein kontinuierliches Spektrum. Auch die f�r den Mensch unsichtbaren Farben (Infrarot-Licht und Ultraviolette Strahlen) werden dabei zerlegt.

Bei Natrium hingegen erscheint nur ein kleiner gelber Streifen, wie man nachfolgend herausfinden wird.
Das Verfahren, das man zum herausfinden des Linienspektrums anwendet, hei�t Spektralanalyse. Sie wurde 1859 von Robert Bunsen und Gustav Kirchhoff begr�ndet und findet auch in der Astronomie Verwendung, da man aufgrund des gesandten Lichts eines Planeten R�ckschl�sse auf die vorhandenen chemischen Elemente ziehen kann.

In der Chemie ist diese Analyse eine M�glichkeit, um in Verbindungen Spuren von chemischen Elementen nachzuweisen. Hierbei braucht man nicht unbedingt ein Spektroskop, sondern es reicht meist schon, die Flammenf�rbung zu vergleichen.

Arbeitsmaterial:

Man ben�tigt au�er den (Erd-)Alkalimetall-Chloridverbindungen noch folgende Ger�te und Chemikalien: Schutzbrille, Gasbrenner, kleines Becherglas, Magnesiast�bchen, Cobaltglas, verd�nnte Salzs�ure.

Durchf�hrung:

Zuerst muss man das Magnesiast�bchen in die verd�nnte Salzs�ure tauchen und es danach so lange mit dem Gasbrenner ausgl�hen, bis die Flamme nicht mehr gef�rbt erscheint. Dadurch wird es neutralisiert und kann die Versuchsauswertung nicht beeinflussen. Nun taucht man die Spitze nochmals kurz in verd�nnte Salzs�ure, damit die Stoffprobe daran haften bleibt. Jetzt h�lt man sie in die nichtleuchtende Brennerflamme, also etwas �ber dem blauen Kern. Zus�tzlich muss der Brenner leicht schr�g gehalten werden. Darauf werde ich in sp�ter nochmal eingehen. Die Farbe, mit der die Probe leuchtet wird notiert. Sollte sie schon vergl�ht sein, nimmt man nochmals ein wenig davon und sehen uns die Flamme durch ein Cobaltglas an. Bevor man nach und nach die anderen Stoffe ausprobiert, muss das Magnesiast�bchen jedes Mal mit der oben beschriebenen Methode gereinigt werden.
Zwischendurch betrachtet man die Substanzen auch durch ein Spektroskop.

Beobachtungen & Versuchsauswertung:

1. Welche Flammenf�rbungen erh�lt man?

   Stoff	mit Cobaltglas	ohne Cobaltglas
   Lithium	schwach rot	leuchtend rot
   Calcium	orange	leuchtend orange
   Strontium	rot	rot
   Caesium	schwach blau	blau
   Rubidium	rot	violett
   Natrium	schwach violett	gelb
   Kalium	rot	leicht blau
   Barium	-	gr�n

   Es ist auff�llig, dass man mit dem Kobaltglas keine Gelbt�ne mehr sieht.

   Eine m�gliche Fehlerquelle ist die ungr�ndliche Reinigung des Magnesiast�bchens. Vor allem das Natriumchlorid geht nur schwer wieder ab.

2. Welche Alkalimetalle oder Erdalkalimetalle sind am Aufbau der unbekannten Substanz beteiligt?

   Erste unbekannte Substanz:

   Kalium

   Zweite unbekannte Substanz:

   Barium

   Dritte unbekannte Substanz:

   Strontium

   Vierte unbekannte Substanz:

   Natrium

3. Wozu dient das Cobaltglas?

   Mit dem Cobaltglas filtert man die stark �berlagernden gelben Farbbereiche heraus, das hei�t es absorbiert sie.

4. Warum muss man den Brenner schr�g halten?

   Es kann so kein Stoff in den Brenner fallen und die Ergebnisse verf�lschen, indem sich die anderen Flammen &171;verfärben&187;.