Springen naar inhoud

De kleuren in vuurwerk


  • Log in om te kunnen reageren

#1

RedPanda

    RedPanda


  • 0 - 25 berichten
  • 6 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 03 november 2005 - 16:15

Meteen even voor de duidelijkheid: het gaat hier om siervuurwerk!!
--

Sinds een klasgenoot en ik van het bestaan van pws afweten, willen we ons pws over vuurwerk doen, en omdat we natuurlijk een onderdeel moeten kiezen('vuurwerk' is nogal breed...) hebben wij voor kleuren gekozen.

Wat we al wisten is dat we door bijvoorbeeld de verbranding van koperpoeder groene vonkjes konden krijgen.
We kwamen ook de term luminescentie veelvuldig tegen, hier hebben we vervolgens op doorgezocht. Veel kleuren blijken op deze manier te ontstaan.

Het principe van emissie is ons duidelijk, dat door energie elektronen op een aangeslagen toestand komen en vervolgens de oude situatie terugkeerd waarbij een foton wordt uitgezonden (of evt meerdere, als elektronen door UV werden aangeslagen).
We kwamen verschillende 'composities' voor kleuren tegen, bijvoorbeeld StrontiumChloride. Een molecuul, dit vonden we al vreemd.
Onze leraar weet er niet veel van, maar maakte er van dat het metaal ion, strontium voor de rode kleur zou zorgen(na emissie) maar wat chloor dan beter zou doen dan bijv. nitraat kon hij niet verklaren.

Eigenlijk zijn we daar dus naar opzoek: bestaat er ook zoiets als moleculaire emissie? (of, waarom moet er een niet-metaal ion aanwezig zijn? Wat wij konden verzinnen was dat je bij een ion makkelijker een elektron in aangeslagen toestand kon krijgen dan bij een atoom).

Het zou geweldig zijn als jullie ons wat verder konden helpen, we zitten nu een beetje vast met ons pws...

ps: we kwamen de term 'molecular bands' tegen, misschien kan iemand hier wat mee.

Veranderd door RedPanda, 03 november 2005 - 16:16


Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

rwwh

    rwwh


  • >5k berichten
  • 6847 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 03 november 2005 - 16:52

Je zit heel ver op de goede weg, en de exacte details weet ik ook niet. Misschien kan ik je iets verder op weg helpen.

Kleuren in vlammen komen inderdaad door atomen en niet door moleculen. Ook moleculen kunnen licht uitstralen en absorberen, maar dat is niet het proces wat in vuurwerk zich afspeelt.

Verder is de kleuring door een atoom dus afhankelijk van precies welke elektronenconfiguratie dat atoom heeft. Een K atoom zal dus andere kleuren tonen dan een K+. Ook is er een groot verschil in kleurintensiteit. Je moet voor die kleuren dus elektronen tussen verschillende niveaus laten springen. Het is eenvoudig voor te stellen dat het buitenste elektron van een K atoom andere energiesprongen maakt dan het buitenste elektron van een K+ ion. Verder zit het buitenste elektron van een K heel hoog in energie (die wil er graag af), en voor K+ zit het buitenste elektron veel dieper, die zullen veel minder graag meedoen aan dit spel.

Wanneer we nu een "slecht gebonden zout" hebben (ik weet niet precies wat dit verschil kan veroorzaken) dan zullen er meer "atomen" in de gasfase komen, en minder "ionen". Blijkbaar wil een chloride veel beter dan een nitraat.

#3

DrQuico

    DrQuico


  • >1k berichten
  • 2952 berichten
  • VIP

Geplaatst op 04 november 2005 - 02:06

"slecht gebonden zout"


Is dat niet het geval waarbij de bindingen niet zuiver ionogeen zijn maar (enig) covalent karakter vertonen?

#4

rwwh

    rwwh


  • >5k berichten
  • 6847 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 04 november 2005 - 07:07

"slecht gebonden zout"


Is dat niet het geval waarbij de bindingen niet zuiver ionogeen zijn maar (enig) covalent karakter vertonen?

Het zal er vast mee te maken hebben. Ik kan me van energieberekeningen (lattice energy) herinneren dat er maar weinig zouten zijn waar de ionen echte pure ionen zijn in vaste vorm. De mate van ioniciteit in vaste vorm zal misschien correleren met de kleurintensiteit.

#5

Dual

    Dual


  • >100 berichten
  • 161 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 04 november 2005 - 09:22

Heeft niet gewoon te maken met de electronegativiteit van het het tegen ion?

#6

DrQuico

    DrQuico


  • >1k berichten
  • 2952 berichten
  • VIP

Geplaatst op 05 november 2005 - 00:32

Heeft niet gewoon te maken met de electronegativiteit van het het tegen ion?

Dat dekt de lading niet helemaal, en dit kun je al niet meer gebruiken bij de complexe anionen (nitraat, sulfaat, carbonaat). Factoren als polariseerbaarheid van de ionen, de ligging van de valentieorbitalen van de ionen, kristalpakking etc kunnen allemaal een rol spelen.

#7

RedPanda

    RedPanda


  • 0 - 25 berichten
  • 6 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 05 november 2005 - 13:55

Bedankt voor deze reacties :)

Als de kleuren voornamelijk door atomen worden veroorzaakt, waarom 'stopt' men dan zouten in vuurwerk en geen atomen... of kun je deze atomen alleen verkrijgen door een zout in atomen te laten ontbinden.

Neem bijvoorbeeld strontrium, dit element schijnt voor rood licht te zorgen(bij emissie). Ik snap dan niet zo goed waarom er met stontrium een zout gemaakt zou moeten worden(dat weer moet reageren met een ander zout met daarin 'het' anion, zoals chloor).

Een van de sites die ik tot nu toe heb gebruikt is http://cc.oulu.fi/~kempmp/colours.html, hier staat o.a. op dat de 'molecular bands' als emitters worden gebruikt.

De kleuren maken is op zich niet moeilijk, op internet staan genoeg 'recepten' hiervoor. Ik wil echter eerst weten wŠt er nou (precies :)) gebeurt, hoe de kleur die we willen krijgen, ontstaat :oops:.

#8

geomario

    geomario


  • >100 berichten
  • 186 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 05 november 2005 - 14:13

Het heeft natuurlijk ook te maken met de eigenschappen van de elementen zelf. Elementair strontium zal snel oxideren aan de lucht. Om nog maar te zwijgen over puur natrium en kalium.

Het feit dat men chloridezouten gebruikt heeft te maken met het feit dat deze zouten relatief vluchtig zijn en dus sneller in de vlam terecht komen.

#9

RedPanda

    RedPanda


  • 0 - 25 berichten
  • 6 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 09 november 2005 - 18:22

Oja, dat is natuurlijk zo :).
Ik snap niet goed wat je met vluchtige zouten bedoelt(m.b.t. een vlam), omdat ons idee van een mortier uitgaat met daar in sterren, d.w.z. kleine bolletjes met kleursas met een laagje van bijvoorbeeld buskruit.
Ook schijnt het zo te zijn dat sommige chloridezouten pas bij de reactie worden gevormd omdat ze niet stabiel zijn, koperchloride was een voorbeeld dacht ik (en ook recepten waar strontiumcarbonaat en pvc(chloordonor) worden gebruikt, voor de vorming van strontiumchloride dus).

Ik zie dus nog niet in waarom juist chloor goed is.
Klopt het wel dat de zouten ontleden in atomen, waarna het metaalatoom vervolgens voor emissie zorgt?

Wel vreemd dan, dat ze ondermeer bij de link die ik hierboven gaf bij natrium(gele kleur) spreken over D-lijn emissie en bij andere elementen(overige kleuren) over die 'molecular bands'.

Veranderd door RedPanda, 09 november 2005 - 18:24


#10

geomario

    geomario


  • >100 berichten
  • 186 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 09 november 2005 - 19:09

Wat ik bedoelde met vluchtige zouten is dat chloriden makkelijk over gaan in de gasfase zonder te onleden.

Als ik de door jou gegeven site lees zijn het van de meeste metalen de metaalcloridemoleculen in gasfase voor de kleur verantwoordelijk zijn. Behalve bij natrium dan.

Hoe dit precies werkt weet ik ook niet. Ik dacht ook altijd dat het alleen om de metaalatomen ging bij het kleuren van vuurwerk, maar dat blijkt dus niet zo te zijn.

Veranderd door Saxman, 09 november 2005 - 21:17


#11

rwwh

    rwwh


  • >5k berichten
  • 6847 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 09 november 2005 - 20:52

Als ik de door jou gegeven site lees zijn het van de meeste metalen de cloridemoleculen in gasfase voor de kleur verantwoordelijk zijn. Behalve bij natrium dan.

Nee, het zijn altijd de metaalatomen die voor de kleur verantwoordelijk zijn. Alleen is de beschikbaarheid van metaalatomen het hoogst als je een chloridezout "verdampt".

#12

geomario

    geomario


  • >100 berichten
  • 186 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 09 november 2005 - 21:28

Misschien is het een leuke proef om metalen met verschillende anionen in een bunsenbrandervlam te houden. Ik ben echt benieuwd of er verschil is tussen bijvoorbeeld bariumchloride, -sulfaat, -carbonaat, -nitraat en bariumhydroxide.

Het is ook leuk om te onderzoeken welk verschil dit zal geven in de kleuren en of kleurintensiteit van het te maken vuurwerk.

#13

RedPanda

    RedPanda


  • 0 - 25 berichten
  • 6 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 09 november 2005 - 22:07

Bedankt, ik ga morgen verder met het pws en ga dan denk ik dat experiment uitvoeren, Saxman. Ik zal er nog wel verslag van doen :).

#14

RedPanda

    RedPanda


  • 0 - 25 berichten
  • 6 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 10 november 2005 - 17:18

Zo, vandaag even wat proefjes gedaan en wat dingen nader doordacht.

We hebben met verschillende koperzouten geexperimenteerd, koperchloride en kopernitraat waren beide beschikbaar. Zelf hebben we nog koperhydroxide gemaakt(neerslagreactie, filtreren,...) maar omdat we versneld gingen drogen is de koperhydroxide mislukt. We hebben nu wat laten drogen voor een volgende keer.

Het verschil tussen koperchloride en kopernitraat is in de stof zelf al zichtbaar, de chloride vorm is lichter blauw. Als we de chloride vorm verhitten met een brander, krijgen we groen en blauw licht, voornamelijk groen. Vervolgens wordt het blauwe koperchloride bruin, volgens mij is dit gewoon koper.
Bij kopernitraat gebeurde er niet veel, het smolt en werd stroperig. Een klein beetje groen was wel waar te nemen.

Ik heb nog wat bedacht of de kleur nou van atomen of moleculen komt. Als het zo is dat het van atomen afkomt en dan dus de metaalatomen, dan zou alleen de intensiteit van het licht verschillen, omdat er meer of minder metaalatomen vrij zouden komen uit het zout die vervolgens voor emissie zorgen.
Aangezien er op veel sites staat, dat bijv. bariumchloride een andere tint geeft dan bariumhydroxide heb ik de conclusie getrokken dat het anion toch ook bij de emissie betrokken is en niet alleen dient om veel atomen uit een zout te laten vrijkomen.

Tenzij deze metaalatomen een lijnenspectrum hebben met veel frequenties die dicht bij elkaar liggen, en dus afhankelijk van de opgenomen energie een andere tint uitzenden. Dan zou het kunnen zijn dat verschillende zouten bij erg verschillende temperaturen ontleden en zo voor andere tinten zorgen.

#15

woelen

    woelen


  • >1k berichten
  • 3145 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 10 november 2005 - 19:03

Het verschil tussen koperchloride en kopernitraat is in de stof zelf al zichtbaar, de chloride vorm is lichter blauw. Als we de chloride vorm verhitten met een brander, krijgen we groen en blauw licht, voornamelijk groen. Vervolgens wordt het blauwe koperchloride bruin, volgens mij is dit gewoon koper.

Wat je hebt is CuCl2.2H2O, dit is cyaankleurig. Bij verhitten gaat het water er uit en houd je donkerbruin watervrij CuCl2 over. Probeer maar eens om dat bruine spul aan water toe te voegen. Het lost dan weer op en je krijgt een groene, cyaankleurige of blauwe oplossing. Hoe meer water, hoe meer richting blauw.

In vuurwerk is koper verantwoordelijk voor blauw licht, niet voor groen. Gewoon in een vlam geeft koper groen licht, maar in de omstandigheden van een brandende vuurwerk compositie is het blauw. Waarom? Dat weet ik helaas niet.

Bij kopernitraat gebeurde er niet veel, het smolt en werd stroperig. Een klein beetje groen was wel waar te nemen.

Bij verhitten ontleedt dit. Eerst krijg je basisch kopernitraat onder verlies van water, zuurstof en stikstof oxiden en bij sterker verhitten houd je CuO over onder verlies van meer water, zuurstof en stikstof oxiden.

Aangezien er op veel sites staat, dat bijv. bariumchloride een andere tint geeft dan bariumhydroxide heb ik de conclusie getrokken dat het anion toch ook bij de emissie betrokken is en niet alleen dient om veel atomen uit een zout te laten vrijkomen.

Jazeker, het anion doet er ook toe. Ik heb wel eens wat gespeeld met een mix van Ba(NO3)2, C en S. Dit geeft een vaalgroene, bijna grijze vlamkleur. In vuurwerk wordt barium ook gebruikt, maar daar heb je prachtig diep groen. Ik geloof dat ze daar barium chloraat als oxidator gebruiken. Het chloor wat daar in zit beinvloedt de kleur dus behoorlijk. Aan vuurwerk composities worden ook vaak kleine hoeveelheden van een chloordonor toegevoegd, bijvoorbeeld PVC, hexachloorbenzeen of een zwaar gechloreerde alifatische koolwaterstof. Dit wordt ook gedaan vanwege de invloed op de kleur.

Dus je kunt in ieder geval stellen dat het metaal ion of -atoom niet alleen bepalend is, ook de aanwezigheid van andere elementen heeft sterke invloed. Ik kan je echter helaas niet helpen op theoretisch vlak met deze materie, misschien eens kijken op Usenet, rec.pyrotechnics:
http://groups.google...ec.pyrotechnics
Neus daar eens rond, daar zitten ook mensen tussen die heel veel van de theorie van deze materie weten. Ik kan niet garanderen dat daar al je vragen worden beantwoord, maar het is sowieso een erg mooie bron van informatie.





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures