Flammenfärbungen und Feuerwerk

Ein Feuerwerk. Strahlend und schillernd taucht es den nächtlichen Himmel in Blau und Grün, in Rot und Orange. Aber wie entstehen diese unterschiedlichen Farben? In der Mitte des 19. Jahrhunderts entdeckte der Erfinder des Bunsenbrenners, Robert Bunsen, das Phänomen unterschiedlicher Flammenfärbungen. Er fand heraus, dass unterschiedliche chemische Elemente in der Flamme eines Bunsenbrenners in unterschiedlichen Farben verbrennen. Kalium verbrennt in einem zarten Violett. Kupfer verbrennt grün. Kalzium in einem Ziegelrot. Natrium in einem strahlenden Gelb. Jedes Element besitzt seine eigene Färbung, wobei Metalle die markantesten Farben erzeugen. Heute wissen wir, dass der Grund dafür der unterschiedliche Aufbau der Atome eines jeden Elements und die Anordnung seiner Elektronen ist. Elektronen umgeben den positiv geladenen Atomkern in unterschiedlichen Schalen, wobei Elektronen in derselben Schale die gleiche Energie besitzen. Die Elektronen in den inneren Schalen besitzen die geringste Energie und weiter weg vom Atomkern steigt das Energieniveau an. Wenn einem Element Wärmeenergie zugeführt wird, werden die Elektronen angeregt und können auf ein höheres Energieniveau springen. Wenn sie dann wieder in ihren energetischen Grundzustand zurückfallen, geben sie Energie in Form von Licht ab. Die abgegebene Farbe hängt von der Anordnung der Elektronen und dem Abstand zwischen dem niedrigeren und dem höheren Energieniveau in einem speziellen Atom ab. Deswegen strahlen unterschiedliche Elemente unterschiedliche Farben ab. Zu seiner Zeit nutzte Bunsen diese charakteristischen Farben, um unterschiedliche Elemente zu bestimmen. Und heutzutage wird dieses Wissen noch immer angewendet, um farbige Feuerwerke zu produzieren. Ein schönes Blau bekommen die Pyrotechniker dank Kupferchlorid. Gelbe Raketen enthalten Natriumsalze. Und Explosionen in strahlendem Rot enthalten Metalle wie Strontium und Lithium. Hinter den atemberaubendsten Feuerwerken steht also das Verständnis von Flammenfärbungen, die von Elektronen erzeugt werden, die zwischen Energieniveaus hin- und herspringen.