מאז שהאדם הראשון חזה בלהבה בוערת ונדהם מהמראה המהפנט, היתה לבני האדם תשוקה לא מוסברת ללהבה הצהובה. גם אם אינכם פירומנים שמנסים להצית כל דבר רק כדי לראות שוב את הלהבה הרוקדת, אין ספק שקרה כבר שמצאתם את עצמכם יושבים ובוהים בלהבות מדורת ל"ג בעומר עד שאבדה לכם תחושת הזמן.

עם השנים, ובעזרת הכימיה, מצאו בני האדם דרך לשדרג את הלהבה השגרתית ולהוסיף צבעים ללהבה הפוחזת. את היכולת לצבוע להבה רתמו בני האדם בראש ובראשונה להעמקת מערכת היחסים בין האדם הצופה ללהבה הצוחקת. כך נולדו כל אותם מופעים פירוטכניים וזיקוקי הדי-נור שצובעים את השמיים בכל אירוע חגיגי ראוי לשמו.

את הידע על מקור הצבע של להבה מנצלים כימאים ככלי אנליטי לזיהוי המרכיבים של חומר לא ידוע. כששורפים את החומר, הצבעים שמתגלים במהלך התהליך– או במונחים מדעיים"ספקטרום הפליטה של החומר", מאפשר לזהות יסודות שנמצאים בחומר. עם הזמן נמצאו לכך יישומים נוספים, כמו איתותי מצוקה, נורי תאורה וסימון, ואפילו מלחים שמיועדים לצבוע את הלהבה הבוערת באח ביתי להנאתנו.

אז איך צובעים להבה?

צביעת להבה בעזרת מלחים  | הסרטון הופק בידי SienceCompany

כדי להבין את מקור הצבע של הלהבה עלינו לחזור לרגע ליסודות הכימיה ולסידור המרחבי של האלקטרונים באטום.

מרכזו של האטום, הגרעין שלו, מכיל פרוטונים בעלי מטען חיובי וניוטרונים בעלי מטען ניטרלי. האלקטרונים, בעלי המטען השלילי, נעים סביב הגרעין במהירויות עצומות הקרובות למהירות האור. תנועת האלקטרונים אינה אקראית, כך שבאופן קצת פשטני אפשר לומר שהם "מסודרים" בצורה כזאת שהם מאכלסים נתיבי תנועה מסוימים סביב הגרעין. הנתיבים האלה נקראים "אורביטלים אטומיים".

לכל אטום יש מספר ספציפי של אורביטלים אטומיים שמאוכלסים על ידי אלקטרונים. האורביטלים מייצגים את רמות האנרגיה השונות של האלקטרונים, כך שאלקטרונים ברמות אנרגיה גבוהות אוצרים יותר אנרגיה מאלקטרונים שנמצאים ברמות אנרגיה נמוכות.

בתהליך השריפה של מלחים אנו מספקים אנרגיה עצומה ליוני המתכת שמרכיבים את המלח. האנרגיה הזו מספיקה כדי להקפיץ אלקטרונים מרמת האנרגיה (או האורביטל האטומי) שבה הם נמצאים לרמת אנרגיה גבוהה יותר.

ככלל, אלקטרונים אוהבים יציבות וישאפו להיות במצב האנרגטי היציב והנמוך ביותר. ככל שרמת אנרגיה גבוהה יותר כך היא יציבה פחות, כך שאחרי שאלקטרון מוקפץ לרמת אנרגיה גבוהה יותר, הוא נוטה לא להישאר בה. האלקטרון שהוקפץ לרמה אנרגטית גבוהה יותר שואף לרדת חזרה לרמת האנרגיה הנמוכה יותר, אבל יש לו בעיה – האנרגיה שלו גבוהה מדי בשביל לחזור לרמת האנרגיה הנמוכה.

כדי לפתור את המצב "לשביעות רצונו", האלקטרון משחרר כמות אנרגיה מסוימת לסביבה ואז יכול לחזור לרמה אנרגטית נמוכה ויציבה יותר. האנרגיה שהאלקטרון משחרר לסביבה היא האור, או ליתר דיוק הצבע שנראה. כמות אנרגיה מסוימת מיתרגמת לאורך גל מסוים של אור, וכל אורך גל של אור הוא בעצם צבע.

לאטומים ספציפיים יש נטייה לשחרר כמויות אנרגיה ספציפיות כשהאלקטרונים שלהם חוזרים לרמות אנרגיה נמוכות אחרי שהשריפה הקפיצה אותם לרמות גבוהות יותר. כמויות האנרגיה שהאטומים נוטים לשחרר מתבטאות בצורת צבעים שנפלטים בזמן השריפה, כך שאם נזהה את הצבעים הנפלטים בשריפה נוכל לזהות אילו אטומים נמצאים בחומר.

אז אנחנו יודעים שכדי להשיג צבע מסוים של להבה כל מה שאנחנו צריכים לעשות הוא לזרוק לאש את האטומים הנכונים. ברגע שאנחנו חמושים בידע הזה, כל שנותר לנו כדי לצבוע להבה הוא לדעת את צבעם של אטומים שונים, או במינוח מדעי מדויק יותר – מהו ספקטרום הפליטה של אטומים מסוימים.

כמה דוגמאות לצבע שנפלט בשריפה של מלחי מתכת מסוימים:

  • מלחי ליתיום (Li) יישרפו בצבע אדום.
  • מלחי נתרן (Na) יישרפו בצבע כתום.
  • מלחי אשלגן (K) יישרפו בצבע ורדרד.
  • מלחי צזיום (Cs) יישרפו בצבע סגול.
  • מלחי סידן (Ca) יישרפו בצבע כתום-אדום.
  • מלחי בריום  (Ba) יישרפו בצבע ירוק.
  • מלחי עופרת (Pb) יישרפו בצבע אפור או לבן.
  • מלחי נחושת (Cu) יישרפו בצבע ירוק.


אש הייתה מעניינת ויפה לצפייה ותישאר יפה תמיד, גם בצבעים אקזוטיים וגם כשהיא אש מדורה רגילה לחלוטין. חשוב רק לזכור שהאש גם מסוכנת, אם לא נוקטים באמצעי זהירות מתאימים.

איתן אוקסנברג
מאסטרנט, המחלקה לחומרים ופני שטח
מכון ויצמן למדע



הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.

13 תגובות

  • ג׳ון

    רמות אנרגיה ואורביטלים זה לא אותו דבר

    באותה רמת אנרגיה יכולים להיות אורביטלים שונים

  • connection fts 11808

    שלום, היינו רוצים להראות

    שלום, היינו רוצים להראות ניסוי כזה עם ילדים.
    האם צריך הכשרה כלשהי על מנת לעשות זאת?
    האם ילדים בני 14+ יכולים לעשות זאת בעצמם?

  • אורי

    שריפה?

    האם אכן מתקיים בניסוי זה תהליך שריפה? לפי מיטב ידיעתי, שריפה היא תהליך שבו חמצן מגיב עם חומר ליצירת תחמוצת חדשה. האם אכן החמצן מגיב פה עם מלחי המתכת או שבעצם יש חימום בלבד של מלחי המתכת בכדי להעניק להם את אנרגיית עירור האלקטרונים?

  • ג׳ון

    תגובת השריפה מתרחשת בצמר גפן,

    תגובת השריפה מתרחשת בצמר גפן, המלחים עצמם אכן לא מגיבים עם חמצן אלא רק קולטים את החום הנפלט מתגובת השריפה של הצמר.

  • יעל

    סיבת הצבעים השונים

    שלום, נהנתי מהכתבה ורציתי לדעת מדוע לקבוצות מלחים שונים יש השפעת צבע שונה על האש? מה במלחי הסידן שונה ממלחי הליתיום שגורם להבדלים בצבע? אם יש אתר או מקור מידע המסביר על זה אשמח לקבל קישור1

  • יעל

    השוני בצבעים נובע מהמרווח

    השוני בצבעים נובע מהמרווח האנרגטי הקיים בין רמות האנרגיה שבו. המרווח האנרגטי הוא הקובע את אורך הגל של האנרגיה הנפלטת ואת הצבע הנראה. לאטומי מתכת מסוגים שונים מרווחי אנרגיה שונים המאפיינים אותם ולכן הצבע שיתקבל יהיה שונה.

  • כצדלס

    שלום אתם אולי יודעים איפה אני

    שלום אתם אולי יודעים איפה אני יכול להשיג את החומר הזה?

  • מדען

    חומר בעירה

    זה משנה מה סוג חומר הבעירה בשביל להפיק את הצבעים? לדוגמה אם אני שורף כוהל או סולר, בשניהם יופקו אותם צבעים מאותם מלחים?

  • שושנה בובליל

    האנשה של אלקטרונים

    נהניתי מהאתר והתוכן אך אציין שבמהלך לימודי ההוראה, הדריכו אותנו לא להשתמש במושגים כמו "אלקטרונים אוהבים". האמת, ביקרתי באתר בתקווה למצוא ניסוח שמקובל על משרד החינוך.
    אודה לכם מאוד אם תודיעו לי כאשר תעדכנו את הניסוחים כך שיהיו תואמים את דרישות משרד החינוך.
    תודה, שושנה

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאיתן אוקסנברג

    האנשה של אלקטרונים

    שלום שושנה.
    אני מאמין שלמשרד החינוך יש את סיבותיו לדרוש לא להשתמש בביטויים מאנישים במדעי הטבע. עם זאת, אפשר להתווכח על היתרונות והחסרונות של ההאנשה כגון זו שנעשתה בכתבה. ככל שידוע לי אנחנו לא כפופים להגדרות האלו של משרד החינוך.
    אחד מהעקרונות שמנחים את הכתיבה באתר היא הנגשה של נושאים מדעיים לכל אחד, גם כאלו שלא לומדים או למדו את החומרים האלו בעבר. מניסיוני, כשמדובר באנשים ללא רקע מדעי, יתרונותיה של ההאנשה גוברים על חסרונותיה.

  • שושנה בובליל

    האנשה של אלקטרונים

    סלח לי אם ראית בדבריי התקפה. כלל לא. אני מסכימה איתך לחלוטין. אבל אני מלמדת תיכון וצריכה לקחת בחשבון את דרישות משרד החינוך, ולכן קיוויתי למצוא תשובות דווקא כאן. זה לא כל כך ברור לי מה הם מרשים ומה לא - וקיוויתי שתוכל לעזור.

  • שירי

    יוני הכלור

    שלום,
    בניסוי אנחנו משתמשים במלחים שהיון השלילי הוא כלור, מכאן ניתן להסיק שהצבע נובע מיוני המתכת. אבל למה? האם האנרגיה לא עוברת גם ליון הכלור ולא מקפיצה אלקטרונים בין הרמות שלו?
    תודה.

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאיתן אוקסנברג

    יוני הכלור

    שלום שירי,
    יש שתי סיבות עיקריות לכך שהאור שנפלט בניסוי שכזה תלוי בספקטרום הפליטה של המתכת ולא של הכלור.

    הסיבה הראשונה והמשמעותית ביותר היא אנרגיית היוניזציה. רוב הפליטה שאנו רואים נגרמת כתוצאה מתהליך יינון בו האנרגיה המושקעת "תולשת" אלקטרון מהאטום, האטום עובר למצב מעורר וכשהוא נוחת חזרה למצב לא מעורר הוא פולט אנרגיה בצורת אור.

    אנרגיית היינון של כלור גדולה לאין שיעור מכל המתכות שנוטות לשחרר אלקטרון בקלות יחסית.
    אפשר לראות את זה בטבלה הבאה:
    http://www.sciencegeek.net/tables/IonizationNRG.pdf
    בגלל שהמתכות עוברות את התהליך הזה בקלות רבה יותר, הפליטה שלהן היא דומיננטית.

    סיבה נוספת היא הצורה של ספקטרום הפליטה של כלור שאינו פולט בצבע ייחודי ועל כן קשה להבחין בפליטה מכלור אפילו אם היא מתרחשת.