Flammenfärbung

Im einfachsten Verfahren wird eine vorbereitete, pulverisierte Probe mit einem Magnesiastäbchen (Probeträger aus Magnesiumoxid) aufgenommen. Die Probe wird zuvor mit Salzsäure angefeuchtet. Nun wird das Magnesiastäbchen mit der Probe in die heiße, nicht leuchtende und nicht rußende Flamme eines Gasbrenners (Bunsenbrenner) gehalten. Entsprechend der vorliegenden Elemente in der Probe wird die Flamme nun gefärbt und es können Rückschlüsse auf die Identität des vorliegenden Stoffes gezogen werden.

Spuren von Natriumionen in der Luft sowie als Verunreinigung können den Versuch stören. Es empfielt sich daher, den Probenträger vor dem Aufbringen der Probe auszuglühen, bis er die Flamme nicht mehr verfärbt. In einigen Fällen kann die Betrachtung der Flammfärbung mittels optischer Hilfsmittel notwendig sein. Solche Hilfsmittel sind beispielsweise Cobaltglas und Spektroskop. Letzteres ermöglicht ein Ablesen der Wellenlänge anhand erkennbarer Spektrallinien an einer Skala im Sichtbereich.

Im Rahmen der Flammenphotometrie wird dasselbe Prinzip zugrunde gelegt. Hier ist jedoch neben einer qualitativen Analyse auch eine quantitative Analyse möglich, es können also auch Rückschlüsse bezüglich der Menge der entsprechenden Substanzen gezogen werden.

Wenn ein Atom durch die Wärmeenergie der Flamme angeregt wird, strahlt es Licht in einer für das Element spezifischen Wellenlänge aus. Ursächlich hierfür sind Vorgänge innerhalb des Atoms. Die Zufuhr von Wärmeenergie bewirkt ein Anheben von Valenzelektronen auf ein höheres Niveau. In diesem Zustand besitzt ein entsprechendes Elektron mehr Energie. Der energiereiche Zustand ist instabil und das Elektron fällt zurück auf das stabilere Niveau. Die zuvor aufgenommene Energie wird nun in Form von elektromagnetischer Strahlung (sichtbares Licht) abgegeben. Dabei entspricht die Wellenlänge (und somit die Färbung) einer spezifischen Menge an Energie.