Problem do rozwiązania
Dlaczego fajerwerki mają tak wiele kolorów? Czy dodaje się do nich specjalny barwnik? Dlaczego różne substancje umieszczone w płomieniu palnika zabarwiają go na inne kolory? Celem doświadczenia jest sprawdzenie co jest odpowiedzialne za nadawanie barwy racom i fajerwerkom. Doświadczenie ma na celu również zapoznać klubowiczów z kolorami na jakie barwią płomień różne sole.
Spis materiałów
- Woda
- Alkohol (spirytus)
- Sól kuchenna, NaCl
- Chlorek potasu (KCl – nawozy potasowe)
- Siarczan miedzi (CuSO4·5H2O – nawóz, środek ochrony roślin, fungicyd)
- Butelki z aerozolem (rozpylaczem)
- Palnik
- Zapalniczka
- Naczynia szklane/zlewka
- Bagietka/plastikowa łyżka
- Miarka do odmierzania objętości
- Rękawiczki ochronne
- Okulary ochronne
- Fartuch ochronny
Nawozy dostępne są w sklepach ogrodniczych, sklepach z wyposażeniem/odczynnikami dla szkół oraz w sklepach internetowych.
!!!!UWAGA!!!! – W doświadczeniach wykorzystywana jest wysoka temperatura. Zachowaj szczególną ostrożność! Pracuj tylko pod nadzorem osoby dorosłej.
Etapy przeprowadzania doświadczenia
- Do naczynia szklanego nasyp łyżeczkę soli, dolej około 15 ml wody oraz 45 ml alkoholu. Całość wymieszaj. Pamiętaj roztwory różnych soli (NaCl, KCl, CuSO4) przygotuj w osobnych naczyniach.
- Zawartość naczyń przelej do osobnych butelek z aerozolem. Gdy sole całkowicie się nie rozpuszczą, do butelek zlej ciecz znad nierozpuszczonych pozostałości, gdyż mogą zapchać butelkę.
- Zapal palnik i delikatnie pryśnij w płomień (zachowaj odległość od palnika!!!!) po kolei różnymi roztworami. Pomiędzy kolejnymi pryśnięciami odczekaj kilka sekund, żeby poprzedni kolor płomienia znikł.
Pytania do doświadczenia
- Na jaki kolor barwią płomień sole sodu?
- Na jaki kolor barwią płomień sole potasu?
- Na jaki kolor barwią płomień sole miedzi?
Interpretacje wyników
Pod wpływem wysokiej temperaturze (kiedy spala się proch w fajerwerkach lub w palniku), jony metali będące składnikiem soli zabarwiają płomień. Kiedy dostarczamy energię do atomu, elektrony przeskakują na powłokę o wyższej energii. Kiedy wracają z powrotem na swoje miejsce, emitują nadmiar energii. W tym przypadku możemy zaobserwować emisję nadmiarowej energii jako światło widzialne. W zależności od długości fali, obserwujemy różne barwy. Każdy pierwiastek po wzbudzeniu emituje światło innej długości fali.
Po wprowadzeniu roztworów soli w płomień palnika zabarwia się on na różne kolory.
- NaCl – pomarańczowo,
- KCl – fioletowo,
- CuSO4 – zielono.
Zatem aby zabarwić fajerwerki, trzeba dodać do nich sól metalu, barwiącego płomień na dany kolor.
Ciekawostki
- Fajerwerki wymyślili Chińczycy i do dziś pozostają głównym ich producentem. Początkowo fajerwerki wytwarzały głośny huk, podobnie jak dzisiejsze petardy. Wykorzystywane były nie tylko jako atrakcja, ale również element obrzędów religijnych.
- To samo zjawisko barwienia płomieni, które wykorzystuje się w fajerwerkach stosowane jest również w laboratorium do analizy związków chemicznych. Badany związek (stopiony lub rozpuszczony) wprowadza się w płomień palnika i po jego barwie można określić jaki metal wchodzi w skład związku.
- Podczas gotowania (wody, zupy, ziemniaków) na kuchence gazowej, kiedy zawartość garnka kapnie na palnik, gaz pali się żółto-pomarańczowym płomieniem. To jony sodu zawarte w wodzie zabarwiają płomień.
