Teste da Chama
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TESTE DA CHAMA – IDENTIFICAÇÃO DE CÁTIONS
Introdução
Cada elemento químico apresenta uma distribuição eletrônica específica,
com níveis de energia particulares. Quando um elemento químico absorve
energia, que pode ser de uma chama, esta absorção pode provocar a passagem
do elétron de um nível de menor para outro de maior energia (é a transição
eletrônica).
Como o elétron deixou um nível de menor energia para ocupar outro de
energia mais elevada, aquele nível inicial ficou desocupado e a tendência do
elétron é retornar à condição inicial (ou seja, devolver o átomo a seu estado
fundamental). Nesta situação, a energia absorvida pelo elétron é liberada e pode
o fazer emitindo algum tipo de radiação, algumas vezes com comprimentos de
onda da região do visível, no espectro eletromagnético.
Uma vez que os átomos possuem distribuições eletrônicas particulares,
estas energias liberadas pelos elétrons, no seu retorno aos níveis de origem,
podem ser utilizadas para identificação de elementos químicos presentes nos
materiais, já que cada elemento irá apresentar absorção e emissão de energia
em quantidades específicas.
Para verificar a existência de transições envolvendo quantidades de
energia diferentes em elementos químicos distintos, iremos testar a coloração da
luz emitida por cátions de metais alcalinos e alcalino-terrosos quando expostos à
chama do bico de Bunsen.
Tabela 1. Comprimentos de onda das radiações emitidas pelos elementos.
Elemento
Comprimento de onda (em nm)
Na
589
Li
671
Ca
616
Sr
707
Ba
624
Tabela 2. Comprimentos de onda aproximados das cores da luz visível.
Cor
Intervalo de comprimentos de onda correspondente (em nm)
vermelha
780 – 622
laranja
622 – 597
amarela
597 – 577
verde
577 – 492
azul
492 – 455
violeta
455 – 380
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Objetivos
Observar os espectros de emissão de alguns cátions metálicos.
Observar as diferentes zonas de aquecimento de um bico de Bunsen.
Procedimento
Para o teste da chama: a) limpe a alça de níquel-cromo (molhando-a na
solução de HCl 12 M e esquentando-a durante algum tempo à chama oxidante
do bico de Bunsen); b) mergulhe a alça na solução do cátion que se deseja
avaliar.
Antes de testar um novo cátion, proceda à limpeza da alça como descrito
anteriormente (observe que não há mais aparecimento de cor antes de testar
uma nova solução).
Soluções a serem testadas: nitratos (ou cloretos) de sódio (Na), potássio
(K), estrôncio (Sr), bário (Ba) e cálcio (Ca). Complete a tabela abaixo.
Cátion
Na+
K+
Li+
Sr+
Ba+2
Ca+2
Cor Observada
Para o estudo do bico de Bunsen, com o anel de ar parcialmente fechado
distinguimos três zonas da chama:
i)
zona externa: violeta pálida, quase invisível, onde os gases expostos
ao ar sofrem combustão completa, resultando em CO2 e H2O. Esta é a
zona oxidante e pode atingir a temperatura de 1540°C;
ii)
zona intermediária: luminosa, caracterizada pela combustão
incompleta do gás, devido a deficiência de O2. O carbono forma CO
que se decompõe pelo calor, resultando em pequenas partículas de
carbono, que incandescentes dão luminosidade à chama. Esta zona é
chamada de zona redutora e produz temperaturas de 1560°C;
iii)
zona interna: limitada por uma “casca” azulada, contendo os gases
que ainda não sofreram combustão (pode atingir temperaturas entre
300 e 500°C).
Dependendo do ponto da chama, a temperatura de um bico de Bunsen
pode atingir até 1560°C. Abrindo-se completamente o anel de ar tem-se a
entrada de suficiente quantidade de O2, ocorrendo na região intermediária a
combustão mais acentuada dos gases formando, além do CO, uma quantidade
maior de CO2 e H2O, tornando assim a chama quase invisível.
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com o anel de ar aberto
com o anel de ar fechado
Pergunta-se:
1- Qual é a razão da emissão de luz por alguns cátions quando expostos à
chama do bico de Bunsen?
2- Qual seria a melhor zona de aquecimento de um bico de Bunsen?