Schwarzes Feuer

[BJ68]

Schwarzes Feuer


Geräte:
-SOX Niederdruck Natriumdampflampen-Aufbau bestehend aus:
- Philips SOX 135W BY22d
- Vorschaltgerät BSX 135 H96 220-240V 50Hz CW-149/67
- PHILIPS KVG Zündgerät SX 74 220-240V 50/60Hz
- Kondensator 6.8 µF 400 V
- Fassung für SOX
mit Halter, da die Lampe dieser Stärke horizontal (Abweichung 20°) betrieben werden muss.

- Gasbrenner
- Halter mit Eisendraht

Chemikalien:
gesättigte Natriumchlorid-Lösung


Hinweis:
Es sollten zum Aufbau der Lampen-Vorrichtung zumindest rudimentäre Kenntnisse in Elektrotechnik vorhanden sein. Die Lampe muss eine Niederdruck-Natriumdampflampe sein.


Durchführung:
Lampe einschalten und warten, bis sie die volle Leuchtstärke erreicht. Beim Einschalten sieht man zuerst eine rötliche Entladung in der Röhre, die durch das Füllgas verursacht wird. Wenn sie sich dann weiter aufheizt, beginnt langsam der entstehende Natriumdampf gelb zu leuchten. Die äußere Schutzhülle bleibt auch bei längerem Betrieb so "kalt" dass sie zumindest kurz angefasst werden kann (geschätzt 60 bis 70°C).

Für das Experiment wir der Gasbrenner angezündet und die "blaue rauschende" Flamme eingestellt. Der zusammen gedrehte Eisendraht wird in den Halter eingespannt und vorne mit einigen Tropfen der gesättigten Natriumchloridlösung benetzt. Wird dieser nun in die Flamme gehalten, dann entsteht ohne das Licht der Natriumdampflampe die gelbe Flammenfärbung von Natrium. Im Licht der Natriumdampflampe erscheint diese Flammenfärbung dann schwarz.


Erklärung:
Die Niederdruck-Natriumdampflampe gibt ein monochromatisches Licht mit der Wellenlänge (eigentlich sind es zwei, die liegen aber so dicht beieinander, dass das Auge sie als eine Wellenlänge auffasst) von angeregtem Natrium ab vgl. https://de.wikipedia.org/wiki/Natrium-D-Linie
Wird nun die nicht leuchtende Flamme des Gasbrenners ebenfalls mit Natrium (in dem Fall Natriumchlorid) eingefärbt, wird dieses Licht von der Natriumdampflampe absorbiert, was dann diese Flamme schwarz erscheinen lässt.
Praktisch wird dieser Effekt in der Atomabsorptionsspektrometrieangewandt.


Bilder:
Der Aufbau:

Das Aufwärmen:

Der "Endzustand":
(das Teil ist wirklich sehr hell)

Die Flammen:

Anmerkung:
Real sind die Flammen wirklich faszinierend. Ebenfalls ist das Hochfahren der Lampe sehr eindrucksvoll.


bj68

[Glaskocher]

Ich kenne ein vergleichbares Experiment mit einer deutlich kleineren Lampe, die etwas fokussierteres Licht abgiebt. Damit kann ich einen Schatten der Natriumflamme auf den Schirm projezieren. Wenn ich dann seitlich die Flamme betrachte, dann erscheint sie mit Na-Licht heller, als ohne (Abschattung mit Pappe). Sie streut also das eingestrahlte Licht der Na-Lampe in alle Richtungen.

Hier sieht es so aus, alsob die Flamme das vom Hintergrund reflektierte Licht streut und deshalb dunklere Ränder hat, als das vom Hintergrund reflektierte Licht.

Ich hatte das Ganze mal mit einer Straßenlaterne als Lichtquelle versucht, die vermutlich einen höheren Druck hatte. Dabei warf zwar die Brennerdüse einen Schatten, aber die Flamme blieb im Schatten verborgen. Ob das zusätzliche Licht durch die Flamme gestreut wurde konnte ich nicht erkennen, sie veränderte sich nicht bei Beschattung mit einer Pappe.

[lemmi]

Das Experiment geht auch ohne Natriumdampflampe:

Die Dreifach tubulierte Flasche enthält Salzsäure, Natriumchlorid und Zink und dient dazu das durchströmenden Gas mit Na-haltigem Aerosol anzureichern. Das Gas wird in dem breiten Brenner-Aufsatz entzündet und ergibt eine breiflächige Natriumflamme, vor der die kleine Gasbrennerflamme, in die ein Magnesiatäbchen mit einer Na-Verbindung gehalten wird, schwarz erscheint.

[Glaskocher]

Das ist eine tolle Abbildung. Woher stammt sie? (rein der Neugierde halber)

[mgritsch]

Cooler Showversuch
So eine Na Dampflampe ist vermutlich einfach ein bisschen zu hell für ein kleines Brenner-Flämmchen, entsprechend kann man nur im reflektierten Licht den dunklen Saum sehen.

[Glaskocher]

Der dunkle Saum ist NUR im Durchlicht zu sehen. Die Flamme streut das von hinten kommende Licht und ist selbst nicht hell genug, um es zu ersetzen. Daher erscheint sie dunkler als der beleuchtete Hintergrund.

[BJ68]

Der dunkle Saum ist NUR im Durchlicht zu sehen. Die Flamme streut das von hinten kommende Licht und ist selbst nicht hell genug, um es zu ersetzen. Daher erscheint sie dunkler als der beleuchtete Hintergrund.

Hab in der Arbeit das Gleiche allerdings mit einem mit Kochsalzlösung getränkten zusammengedrehten Taschentuch gemacht....und eine schwarze Flamme wie in dem Video dort bekommen:
viewtopic.php?p=73383#p73383

bj68

[lemmi]

Das ist eine tolle Abbildung. Woher stammt sie? (rein der Neugierde halber)

Aus "Hofmanns Erzählungen" ...

Karl A. Hofmann - Lehrbuch der Anorganischen Chemie; 3. Auflage, Druck und Verlag von Friedrich Vieweg & Sohn, Braunschweig 1920

[BJ68]

Cooler Showversuch
So eine Na Dampflampe ist vermutlich einfach ein bisschen zu hell für ein kleines Brenner-Flämmchen, entsprechend kann man nur im reflektierten Licht den dunklen Saum sehen.

Die Idee dahinter wäre, einen ganzen Hörsaal zu bestrahlen und bei einem sehr großem Gasbrenner über ein dünnes Rohr eine Natriumethanolat oder -methylat-Lösung der Gasflamme zuzuführen, um eine große Flamme zu bekommen....

Werde mal ausprobieren, wie weit man von der Lampe weggehen kann, um den Effekt zu bekommen.....

bj68

[Uranylacetat]

Ein toller und beeindruckender Show-Versuch! Sowas gefällt mir.

Bei mir in Pankow-Niederschönhausen steht übrigens noch eine Straßenlaterne aus DDR-Zeiten mit einer Natriumdampflampe vor dem Wohnzimmerfenster . Die benötigt 400 Watt und beleuchtet das Wohnzimmer beim Fernsehen ideal ...

[mgritsch]

edit: korrekturgelesen und verschoben.