Farbgeber
- Farbgeber
- (Color Agent)
Als F. werden in der Pyrotechnik chemische Verbindungen (i.d.R. Salze) bezeichnet, die in 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 Oxidationsmittels mit dem Reduktionsmittel entsteht.
Typische F. in pyrotechnischen Sätzen sind Salze der folgenden Alkali-, Erdalkali- und Übergangsmetalle:
- Strontium (rot)
- Barium (grün)
- Natrium (gelb)
- Calcium (orange)
- Bor (grün)
- Kupfer (blau, je nach Salz und Zusammensetzung des Satzes auch grün)
Insbesondere finden folgende Salze der o.g. Elemente als Farbgeber in pyrotechnischen Sätzen Verwendung:
Eine Intensivierung der Farbtiefe wird häufig durch den Einsatz von 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 Chlorate und 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..
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.
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. Durch Kombination mehrerer Farbgeber in einem pyrotechnischen Satz können die Flammenfarben spektral "gemischt" werden.
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).
