Teste da Chama 1 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 Teste da Chama 2 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. Teste da Chama 3 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?