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Flammenfärbungen und Spektroskopie

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Team Realfilm
Flammenfärbungen und Spektroskopie
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Beschreibung Flammenfärbungen und Spektroskopie

Wie du wahrscheinlich schon gelernt hast, verbrennen unterschiedliche chemische Elemente in unterschiedlichen Farben. Diese Eigenschaft wollte sich Robert Bunsen Mitte des 19. Jahrhunderts zunutze machen, um die Elemente auseinanderhalten zu können. Da die Bestimmung mit dem bloßen Auge jedoch nicht so einfach war, kam sein Kollege Gustav Kirchhoff auf die Idee, die Flammenfärbung mittels eines Prismas zu analysieren. Denn wenn weißes Licht durch ein Prisma fällt, wird es in die Spektralfarben zerlegt. Es bildet sich also ein Spektrum von Rot über Gelb und Blau bis hin zu Violett.

Verbunden mit zwei in unterschiedlichen Winkeln angebrachten Fernrohren hatten sie das erste Spektroskop entwickelt. Aber wie funktionierte es? Man verbrennt ein Element an einem Ende des einen Teleskops. Dann geht das vom Natrium abstrahlende Licht durch das erste Teleskop, wird vom Prisma in die Spektralfarbe aufgespalten und das entstandene Lichtspektrum kann am zweiten Teleskop ausgewertet werden. Im Video siehst du dies zum Beispiel für eine Natriumverbindung, denn jedes Element besitzt ein einzigartiges Muster von Spektrallinien. Mit dem Spektroskop konnten sogar neue Elemente entdeckt werden, die sie nach den spezifischen Flammenfärbungen benannten: Cäsium, abgeleitet vom lateinischen Wort für Himmelblau, und Rubidium, abgeleitet vom lateinischen Wort für Tiefrot.

1868 konnte bei einer Sonnenfinsternis sogar ein weiteres bis dahin unbekanntes Element, Helium, entdeckt werden, als die Astronomen Pierre Janssen und Norman Lockyer unabhängig voneinander während der Untersuchung des Spektrums der Sonne ein neues, ihnen unbekanntes Muster erkannten. Benannt wurde dieses neue Element dann nach dem griechischen Sonnengott Helios. Die Spektroskopie ist also nicht nur ein Mittel zur Unterscheidung von Elementen, sondern führte auch zur Entdeckung von bis dahin unbekannten Elementen.

Transkript Flammenfärbungen und Spektroskopie

In den 1850er-Jahren entdeckte Robert Bunsen, dass Reinstoffe, die man in einem Bunsenbrenner verbrennt, eine charakteristische Färbung annehmen. Das war aber keine allzu genaue Methode, um all die verschiedenen Elemente zu unterscheiden. Bunsens Kollege Gustav Kirchhoff schlug vor, dass die Flammenfärbung viel genauer mittels eines Prismas analysiert werden könnte. Wenn weißes Licht durch ein Prisma fällt, wird es gestreut und in die Spektralfarben zerlegt, also in ein Spektrum von Rot über Gelb und Blau bis hin zu Violett. Kirchhoff verband ein Glasprisma mit zwei in unterschiedlichen Winkeln angebrachten Fernrohren: ein Spektroskop. Ein Stoff, wie etwa diese Natriumverbindung, wird am einen Ende des Geräts in einer Flamme erhitzt. Das Licht, dass das brennende Natrium abstrahlt, geht durch das erste Teleskop und wird vom Prisma zerlegt. Das so entstandene Lichtspektrum kann man dann durch das zweite Teleskop beobachten. Hier sieht man zum Beispiel die beiden orangefarbenen Linien, die typisch sind für Elektronen im angeregten Zustand, die von einem höheren Energieniveau auf ein niedrigeres übergehen. Jedes Element besitzt ein einzigartiges Muster von Linien und mit ihrem Spektroskop entdeckten Kirchhoff und Bunsen sogar zwei bis dahin unbekannte Elemente. Die benannten sie nach ihren spezifischen Farben: Cäsium, abgeleitet von lateinischen Wort für Himmelblau. Und Rubidium, abgeleitet vom lateinischen Wort für Tiefrot. Die Untersuchung von Spektrallinien führte sogar zur Entdeckung einer ganz neuen Gruppe von Elementen. Mit großen Teleskopen beobachtete man die Gase, die von der Sonne ausgesandt werden. Normalerweise sorgte das gleißende Licht in der Mitte der Sonne dafür, dass man die heißen Gase am Rand der Sonne nicht sehen konnte. Im Jahr 1868 ereignete sich allerdings eine totale Sonnenfinsternis. Pierre Janssen, ein französischer Astronom, untersuchte während dieser Sonnenfinsternis das Spektrum der Sonne und entdeckte eine unerwartete gelbe Linie, ein Muster, das man noch nie zuvor gesehen hatte. Der englische Astronom Norman Lockyer nutze die gleiche Sonnenfinsternis für seine Untersuchungen und nannte das neue Element Helium, nach dem griechischen Sonnengott Helios. Das war einige Jahrzehnte, bevor man herausfand, das Helium auch auf der Erde existiert. Also noch ein Element, das dank der Macht der Spektroskopie entdeckt wurde.

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