ANÁLISE QUALITATIVA DE METAIS ALCALINOS E ALCALINOS TERROSOS VIA TESTE DE CHAMA.

1. OBJETIVO

Este experimento teve como objetivo analisar qualitativamente metais alcalinos e alcalinos terrosos através do teste de chama e observar a coloração da luz emitida quando o sal entra em contato com o fogo.

2. INTRODUÇÃO TEÓRICA

Em 1913, Bohr, após uma série de experimentações e ensaios matemáticos, elaborou três postulados muito importantes para a compreensão que temos hoje a respeito da estrutura atômica.

Primeiro postulado: Enquanto o elétron está numa determinada orbita, sua energia é constante.

Segundo postulado: Se o elétron receber energia suficiente, ele saltará a uma orbita com energia superior.

Terceiro postulado: Ao retornar a sua orbita de origem, o elétron emite, na forma de ondas eletromagnéticas, a mesma quantidade de energia absorvida.

O teste de chama é um experimento que permite demonstrar muito bem estes três postulados. A queima de um sal metálico implica na promoção de elétrons, cujo retorno é revelado pela emissão de luz. Assim, um elétron pode passar de um nível para outro de maior energia, desde que absorva energia externa (neste caso, a energia da chama). O elétron que absorveu energia fica excitado, ou seja, faz uma transição eletrônica. Porém este elétron sempre volta a sua condição anterior fazendo assim uma transição de retorno ao seu nível inicial, essa se faz pela liberação da energia na forma de ondas eletromagnéticas, como, por exemplo, a luz visível, que é percebida por nossos sentidos como uma coloração.

O teste de chama também pode ser usado identificar a presença de íons metálicos, baseado no espectro de emissão característico para cada elemento. Por meio desse experimento é possível identificar o elemento que está presente no composto através da mudança de coloração da chama, pois os átomos de cada elemento possuem órbitas com níveis de energia diferentes, a luz liberada em cada caso será em um comprimento de onda também diferente, o que corresponde a cada cor.

Foram analisados alguns tipos de sais, que serão apresentados no decorrer deste relatório, por meio do contato dos mesmos com a chama do fogo, resultando na emissão de um fóton, cuja energia é igual a diferença entre esses dois níveis energéticos.

Quantitativamente, a energia do fóton emitido é descrita como:

𝐸=ℎ×𝑣=ℎ×𝑐𝜆 (1)

Onde:

h=Constante de Planck

v=frequência da radiação

c=Velocidade da luz no vácuo

λ= Comprimento de onda da radiação.

Cada elemento tem um espectro de emissão diferente, pois cada sal apresenta elementos diferentes, com átomos que têm níveis de energia também de valores diferentes, sendo assim a luz emitida por cada um dos sais será em um comprimento de onda bem característico de cada um.

A Figura 1 mostra o espectro de emissão do Hidrogênio, Hélio e Neônio.

Figura 1 - Espectro de emissão do Hidrogênio, Hélio e Neônio. Fonte: Brasil escola

3. MATERIAIS UTILIZADOS

a) Bico de Bunsen;

b) Fio de platina;

c) Fósforo;

d) Pinça;

e) Caixa de areia;

f) Cloreto de lítio;

g) Cloreto de cálcio;

h) Cloreto de bário;

i) Cloreto de sódio;

j) Cloreto de potássio;

k) Cloreto de estrôncio;

l) Solução de ácido clorídrico 6 mol/L;

m) Solução de LiCl (Cloreto de lítio);

n) Solução de NaCl (Cloreto de sódio);

o) Solução de SrCl2 (Cloreto de estrôncio);

p) Solução de RbCl (Cloreto de Rubídio);

q) Solução de KCl (Cloreto de potássio);

r) Solução de CaCl2 (Cloreto de Cálcio);

s) Solução de BaCl2 (Cloreto de Bário).

4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

As etapas abaixo devem ser repetidas para cada solução de sal a ser avaliada.

a) Primeiramente deve-se lavar a alça de platina com a solução de HCl 6mol-1

b) Em seguida aquecê-la no bico de Bunsen até que a mesma fique completamente limpa, verificando a cor da chama para garantir que não há nenhum residual do sal testado anteriormente.

c) Após mergulhar a alço na solução do sal correspondente.

d) Colocar o sal sobre a chama e verificar a cor da emissão.

O teste de chama foi realizado com sais na respectiva ordem: Li, Na, Sr, K, Rb, Ca e por fim Ba.

5. RESULTADOS E DISCUSSÕES

Ao fazer o experimento, ficou constatado que cada elemento emite uma coloração característica ao ser colocado em contato com a chama, isso acontece porque segundo Bohr, quando o elétron recebe energia externa, neste caso o calor da chama, esse elétron salta para um nível de energia maior entrando num estado de excitação. No momento em que se coloca esses sais em contato com a chama, está fornecendo energia para os mesmos. Porém o estado de excitação é instável, por isso esses elétrons voltam para o seu estado estacionário. Ao voltar para o estado estacionário o elétron perde essa energia que recebeu na forma de onda eletromagnética que pode ser visível a olho “nu”, neste caso a luz da chama. A Tabela 1 descreve as colorações de chamas obtidas e em seguida tem-se imagens demonstrando a chama emitida por cada sal.

Tabela 1 - Cores de luzes emitidas pelo respectivos metais

Soluções

Átomo excitado

Cor observada

Cor da Literatura

LiCl

Li

Vermelho-alaranjado

Vermelho carmesim

NaCl