Farbgeber: Unterschied zwischen den Versionen

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Als F. werden in der [[Pyrotechnik]] chemische Verbindungen (i.d.R. Salze) bezeichnet, die in [[Pyrotechnischer Satz|pyrotechnischen Sätzen]] eine Färbung der [[Flamme]] herbeiführen. Die Flammenfärbung beruht dabei auf der Anregung von Valenzelektronen von Atomen und Molekülen der eingesetzten F.. Bei der Rückkehr vom energiereichen, angeregten Zustand in ihren energieärmeren Ausgangszustand emittieren diese angeregten Valenzelektronen elektromagnetische Strahlung (Licht) in einem bestimmten Wellenlängenbereich. Dieses Licht stellt jeweils nur einen für das emittierende Element charakteristischen Teil des sichtbaren Lichts dar und wird deshalb als farbiges Licht wahrgenommen. Die Anregung der Valenzelektronen erfolgt durch die Zufuhr von thermischer Energie, die beim Abbrand des pyrotechnischen Satzes durch Reaktion des [[Oxidationsmittel|Oxidationsmittels]] mit dem [[Reduktionsmittel]] entsteht.  
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Als Farbgeber werden in der [[Pyrotechnik]] chemische Verbindungen (i.d.R. Salze) bezeichnet, die in [[Pyrotechnischer Satz|pyrotechnischen Sätzen]], insbesondere [[Leuchtsatz|Leuchtsätzen]] eine Färbung der [[Flamme]] herbeiführen. Die Flammenfärbung beruht dabei auf der Anregung von Valenzelektronen von Atomen und Molekülen der eingesetzten Farbgeber. Bei der Rückkehr vom energiereichen, angeregten Zustand in ihren energieärmeren Ausgangszustand emittieren diese angeregten Valenzelektronen elektromagnetische Strahlung (Licht) in einem bestimmten Wellenlängenbereich. Dieses Licht stellt jeweils nur einen für das emittierende Element charakteristischen Teil des sichtbaren Lichts dar und wird deshalb als farbiges Licht wahrgenommen. Die Anregung der Valenzelektronen erfolgt durch die Zufuhr von thermischer Energie, die beim Abbrand des pyrotechnischen Satzes durch Reaktion des [[Oxidationsmittel|Oxidationsmittels]] mit dem [[Reduktionsmittel]] entsteht.  
  
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Typische F. in pyrotechnischen Sätzen sind Salze der folgenden Alkali-, Erdalkali- und Übergangsmetalle:
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Typische Farbgeber in pyrotechnischen Sätzen sind Salze der folgenden Alkali-, Erdalkali- und Übergangsmetalle:
  
 
*[[Strontium]] (rot)
 
*[[Strontium]] (rot)
 
*[[Barium]] (grün)
 
*[[Barium]] (grün)
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*[[Natrium]] (gelb)
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*[[Natrium]] (gelborange)
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*[[Calcium]] (orange)
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*[[Calcium]] (rotorange)
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*[[Bor]] (grün)
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*[[Kupfer]] (schwach blau oder grün, mit [[Farbverbesserer]] intensiv blau)
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*[[Kupfer]] (blau, je nach Salz und Zusammensetzung des Satzes auch grün)
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Neben den vorgenannten Farbgebern, die in pyrotechnischen Sätzen für Feuerwerkskörper für Vergnügungszwecke weit verbreitet sind, gibt es weitere Farbgeber, die vereinzelt, insbesondere in der militärischen Pyrotechnik und für spezielle Anwendungen (z.B. Flammenfärbung von Alkoholflammen) Anwendung finden:
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*[[Rubidium]] (rot)
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*[[Lithium]] (rot)
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*[[Cäsium]] (blau)
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*[[Bor]] (grün, insbesondere für die Färbung von Alkoholflammen, z.B. [[Ghostmine|Ghostmines]])
  
 
Insbesondere finden folgende Salze der o.g. Elemente als Farbgeber in pyrotechnischen Sätzen Verwendung:
 
Insbesondere finden folgende Salze der o.g. Elemente als Farbgeber in pyrotechnischen Sätzen Verwendung:
  
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*[[Nitrate]]
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*[[Nitrat|Nitrate]]
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*[[Carbonate]]
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*[[Carbonat|Carbonate]]
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*[[Sulfat|Sulfate]]
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*[[Oxalat|Oxalate]]
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*[[Chloride]] (selten, weil i.d.R. hygroskopisch)
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*[[Chlorid|Chloride]] (selten, weil i.d.R. hygroskopisch)
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Durch Kombination mehrerer Farbgeber in einem pyrotechnischen Satz können die Flammenfarben spektral "gemischt" werden. Eine Intensivierung der Farbtiefe wird häufig durch den Einsatz von [[Farbverbesserer|Farbverbesserern]] erreicht. Die Helligkeit der farbigen Flamme hängt wesentlich von der [[Flammentemperatur]] ab.
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Silber, weiß und gold in ihren Schattierungen werden in pyrotechnischen Sätzen nicht durch Farbgeber erzeugt, sondern beruhen auf der Emission von Strahlung durch sehr heiße, glühende, feste oder flüssige Metallpartikel (siehe [[Funkensatz]]).
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In modernen Feuerwerkskörpern am häufigsten genutzte  Emissionsspektren von Atomen:
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In modernen Feuerwerkskörpern am häufigsten genutzte Emissionsspektren von Molekülen:
  
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Eine Intensivierung der Farbtiefe wird häufig durch den Einsatz von [[Farbverbesserer|Farbverbesserern]] erreicht. Die Helligkeit der farbigen Flamme wird durch die [[Flammentemperatur]] und dieser wiederum durch Wahl des Reduktionsmittels (Brennstoff) und des Oxidationsmittels gesteuert. Dabei gilt, dass [[Chlorat|Chlorate]] und [[Perchlorat|Perchlorate]] als Oxidationsmittel in höheren Flammentemperaturen resultieren als Nitrate und Metalle als Reduktionsmittel in höheren Flammentemperaturen resultieren als organische Reduktionsmittel wie Harze, Zucker, Teere, etc..
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{| class="simpletable" cellspacing="0" cellpadding="10" width="50%"
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|CaCl
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|verschiedene Bänder, am intensivsten:<br />
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591-599 nm<br />
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603-608 nm<br />
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|SrCl
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|a: 617-623 nm<br />
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b: 627-635 nm<br />
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c: 640-646 nm<br />
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|SrOH(?)
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|rot
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|600-613 nm
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|grün
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| a: 511-515 nm<br />
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b: 524-528 nm<br />
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d: 530-533 nm<br />
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|CuCl
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|blau
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| mehrere starke Bänder:<br />
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403-456 nm<br />
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weniger intensive Bänder:<br />
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zwischen 460 nm und 530 nm<br />
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Gerade schwach leuchtende Farben wie blau reagieren jedoch empfindlich auf eine zu hohe Temperatur, da ab einer bestimmten Temperatur alle Partikel in der Flamme zu glühen beginnen ([[schwarzer Strahler]]) und dadurch Licht verschiedener Wellenlängen aussenden, was die eigentlich erwünschte Farbe verfälscht. Darüberhinaus senden z.B. Kupferverbindungen je nach Temperatur aufgrund unterschiedlicher Anregungen ein unterschiedliches Spektrum aus, die rel. niedrige Temperatur muss beim Abbrand möglichst genau eingehalten werden, ganz im Gegenteil zu farbgebenden Alkali- und Erdalkalisalzen, die lichtintensiv und temperaturunempfindlich sind.
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Die Vermutung, dass der tatsächliche blaue Emitter nicht CuCl, sondern das Trimer Cu<sub>3</sub>Cl<sub>3</sub> ist, hat sich nicht bestätigt.
  
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Organische Bestandteile verbrennen wegen des hohen Kohlenstoffgehalts meist auch mit einer gelblich gefärbten Flamme, welche z.B. Strontium-rot zu orange verfärbt. Daher enthalten Sätze empfindlicher Farben meist nur einen geringen Anteil organischer Verbindungen.
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Durch Kombination mehrerer F. in einem pyrotechnischen Satz können die Flammenfarben spektral "gemischt" werden.
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== Weblinks ==
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* [http://about-fireworks.net/lights.html Basic principles of pyrotechnic light production]
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* [http://www.jpyro.com/litseries/Shimizu/shim3rev.htm Review of "Selected Pyrotechnic Publications of Dr. Takeo Shimizu, Part 3: Studies on Fireworks Colored-Flame Compositions"]
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* Dolata, D.P. (2005): [http://www3.interscience.wiley.com/journal/109931711/abstract Reassessment of the Identity of the Blue Light Emitter in Copper-Containing Pyrotechnic Flames - Is it really CuCl?], ''Propellants, Explosives, Pyrotechnics'' 30 (1), 63-66.
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* Sturman, B.T. (2006): [http://www3.interscience.wiley.com/journal/112456212/abstract On the Emitter of Blue Light in Copper-Containing Pyrotechnic Flames], ''Propellants, Explosives, Pyrotechnics'' 31 (1), 70-74.
  
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Silber, weiß und gold in ihren Schattierungen werden in pyrotechnischen Sätzen nicht durch F. erzeugt, sondern beruhen auf der Emission von Strahlung durch sehr heiße, glühende, feste oder flüssige Metallpartikel (siehe [[Funkensatz]]).
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== Siehe auch ==
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[[Flammentemperatur]], [[Farbverbesserer]], [[Leuchtsatz]].
  
 
[[Kategorie: Lexikon]]
 
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Aktuelle Version vom 9. Mai 2008, 12:08 Uhr

Farbgeber
(Color Agent)

Als Farbgeber werden in der Pyrotechnik chemische Verbindungen (i.d.R. Salze) bezeichnet, die in pyrotechnischen Sätzen, insbesondere Leuchtsätzen eine Färbung der Flamme herbeiführen. Die Flammenfärbung beruht dabei auf der Anregung von Valenzelektronen von Atomen und Molekülen der eingesetzten Farbgeber. Bei der Rückkehr vom energiereichen, angeregten Zustand in ihren energieärmeren Ausgangszustand emittieren diese angeregten Valenzelektronen elektromagnetische Strahlung (Licht) in einem bestimmten Wellenlängenbereich. Dieses Licht stellt jeweils nur einen für das emittierende Element charakteristischen Teil des sichtbaren Lichts dar und wird deshalb als farbiges Licht wahrgenommen. Die Anregung der Valenzelektronen erfolgt durch die Zufuhr von thermischer Energie, die beim Abbrand des pyrotechnischen Satzes durch Reaktion des Oxidationsmittels mit dem Reduktionsmittel entsteht.

Typische Farbgeber in pyrotechnischen Sätzen sind Salze der folgenden Alkali-, Erdalkali- und Übergangsmetalle:

Neben den vorgenannten Farbgebern, die in pyrotechnischen Sätzen für Feuerwerkskörper für Vergnügungszwecke weit verbreitet sind, gibt es weitere Farbgeber, die vereinzelt, insbesondere in der militärischen Pyrotechnik und für spezielle Anwendungen (z.B. Flammenfärbung von Alkoholflammen) Anwendung finden:

Insbesondere finden folgende Salze der o.g. Elemente als Farbgeber in pyrotechnischen Sätzen Verwendung:

Durch Kombination mehrerer Farbgeber in einem pyrotechnischen Satz können die Flammenfarben spektral "gemischt" werden. Eine Intensivierung der Farbtiefe wird häufig durch den Einsatz von Farbverbesserern erreicht. Die Helligkeit der farbigen Flamme hängt wesentlich von der Flammentemperatur ab.

Silber, weiß und gold in ihren Schattierungen werden in pyrotechnischen Sätzen nicht durch Farbgeber erzeugt, sondern beruhen auf der Emission von Strahlung durch sehr heiße, glühende, feste oder flüssige Metallpartikel (siehe Funkensatz).

In modernen Feuerwerkskörpern am häufigsten genutzte Emissionsspektren von Atomen:

Atom Farbe Wellenlängenbereich
Natrium gelb D-Linie: 589 nm

In modernen Feuerwerkskörpern am häufigsten genutzte Emissionsspektren von Molekülen:

Molekül Farbe Wellenlängenbereich
CaCl orange verschiedene Bänder, am intensivsten:

591-599 nm
603-608 nm

SrCl rot a: 617-623 nm

b: 627-635 nm
c: 640-646 nm

SrOH(?) rot 600-613 nm
BaCl grün a: 511-515 nm

b: 524-528 nm
d: 530-533 nm

CuCl blau mehrere starke Bänder:

403-456 nm
weniger intensive Bänder:
zwischen 460 nm und 530 nm

Die Vermutung, dass der tatsächliche blaue Emitter nicht CuCl, sondern das Trimer Cu3Cl3 ist, hat sich nicht bestätigt.

Weblinks

Siehe auch

Flammentemperatur, Farbverbesserer, Leuchtsatz.

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