Teste de chama

Teste de chama

Introdução

Toda matéria é formada por átomos, e estes por prótons, nêutrons e elétrons. O número de prótons e nêutrons é estável nos elementos químicos, a não ser que ocorra reação nuclear. No entanto, o número de elétrons não é estável, sendo assim, alguns elementos químicos são encontrados na forma de íons. Quando perdem elétrons, são chamados de cátions e quando ganham elétrons, são denominados de ânions.

Interessado na distribuição e no movimento dos elétrons no átomo Niels Bohr, partindo do modelo atômico de Ernest Rutherford, postulou um novo modelo atômico, conhecido como modelo atômico de Bohr.

De acordo com o modelo atômico de Bohr os elétrons descrevem ao redor do núcleo órbitas circulares, com energia fixa e determinada (quantizada). Quando o elétron recebe energia suficiente do meio exterior ele salta de uma órbita para outra. Após receber esta energia o elétron tende a voltar para a órbita de origem, devolvendo a energia recebida na forma de luz ou calor. O modelo atômico de Bohr possui diversas limitações, e atualmente não é aceito, pois se sabe que os elétrons não descrevem uma órbita circular em torno do núcleo e sim que eles possuem propriedades ondulatórias e de partículas, porém, este modelo serviu como base para desenvolvimento de modelos atuais em que o conceito de energia quantizada (pacotes de energia) ainda é aceito.

Deste modo, a identificação de alguns elementos é possível através da excitação dos elétrons, pois os íons quando são excitados de alguma forma emitem luz, seja no espectro do visível ou não. Cada íon emite uma determinada radiação de comprimento de onda característico.

Objetivo

Identificação de alguns metais através da radiação visível emitida quando os elétrons do metal são excitados através de contato com a chama do Bico de Bunsen, devido à energia recebida na forma de calor.

Materiais e Métodos

Foram utilizados frascos vaporizadores contendo soluções do metal de interesse, e esta solução foi borrifada na chama do Bico de Bunsen.

A chama do Bico de Bunsen foi regulada para que ficasse com coloração azulada, de modo a facilitar a visualização da cor da radiação emitida pelos metais analisados.

Foram utilizadas as soluções dos seguintes metais: cloreto de potássio (KCl), cloreto de bário (BaCl2), sulfato de cobre II (CuSO4), cloreto de cálcio (CaCl2), cloreto de estrôncio (SrCl2), cloreto de lítio (LiCl), cloreto de sódio (NaCl), sulfato de níquel (NiSO4), nitrato de chumbo (Pb(NO3)2) e mistura de cloreto de sódio (NaCl) e cloreto de potássio (KCl), sendo que para melhor visualização desta última, foi utilizado vidro de cobalto.

Para uma melhor higienização da bancada do laboratório, foram utilizadas folhas de papel sulfite colocadas atrás da chama de modo que a solução ao ser borrifada ao invés de molhar a bancada molhasse o papel.

Resultados e Discussão

As soluções foram borrifadas na chama do bico de Bunsen, e foram obtidos os resultados apresentados na tabela a seguir:

Solução analisada:

Cor observada:

Cor descrita na literatura:

SrCl2

Vermelho

Vermelho

NaCl

Laranja

Amarelo

BaCl2

Amarelo

Verde

CuSO4

Verde

Azul

CaCl2

Vermelho alaranjado

Vermelho

LiCl

Vermelho vinho

-

Pb(NO3)2

Laranja

-

NiSO4

Laranja

-

KCl

Lilás

Violeta

KCl + NaCl

Lilás

Carmesim

Para visualização das cores o grupo apresentou algumas dificuldades, de modo que o auxílio do vidro de cobalto foi útil, pois a visualização da mistura de cloreto de potássio e sódio apresentava cor laranja, ao observar através do vidro de cobalto foi possível visualizar a cor lilás, uma vez, que o vidro de cobalto absorveu a cor laranja. Isto se deve ao fato de que a coloração do sódio mascarar a do potássio, e o vidro de cobalto absorver a cor emitida pelo sódio.

O teste de chama é um teste simples de ser realizado e permite obter informações qualitativas sobre a amostra que está sendo analisada, pois cada elemento emite uma radiação de comprimento de onda característico.

Este teste é limitado, pois não são todos os íons que ao serem excitados emitem radiação de comprimento de onda no espectro do visível, e, além disso, como a percepção das cores não é algo preciso, é subjetivo, erros de detecção do íon analisado podem ocorrer. Tanto que na literatura pesquisada, o átomo de sódio ao ser excitado emite luz amarela, e no entanto, a luz observada pelo grupo foi laranja. Este dado pode indicar também impurezas na solução.

Deste modo, a única forma confiável de empregar ensaios de chama em análise é separando a luz em suas cores componentes com o auxílio de um espectroscópio.

O teste de chama é utilizado para a identificação de cátions, pois todas as soluções analisadas continham ânions e cátions, algumas continham o ânion cloreto, enquanto que outras continham o ânion nitrato e sulfato; como as cores observadas são condizentes com cor do cátion presente na solução, uma vez que se aproximam das cores descritas na literatura, conclui-se que os ânions presentes nos sais não emitem radiação no espectro do visível.

Através deste teste, é possível entender o porquê os fogos de artifício são coloridos. Os fogos de artifício utilizam sais de diferentes metais misturados com pólvora, que ao serem detonados, o calor da explosão faz com os elétrons dos metais utilizados se excitem e ao retornarem ao estado de origem (nível de menor energia) emitem luz de comprimento de onda característico.

Conclusão

Através deste teste foi possível compreender melhor os conceitos de orbitais, níveis de energia e de energia quantizada. O experimento atingiu o objetivo de identificação de metais através da radiação visível emitida quando os elétrons do metal foram excitados.

Referências bibliográficas

BIANCHI, J. C. de A; ALBRECHT, C. H; MAIA, D. J. Universo da Química: ensino médio - volume único. 1ª Edição. FTD: São Paulo, 2005.

SARDELLA, A. Química: série novo ensino médio. 5ª Edição. Ática: São Paulo, 2003.

ATKINS, P. ; JONES, L. Princípios da química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. 3ª Edição. Bookman: Porto Alegre, 2006.

VOGEL, A. I. Química Analítica Qualitativa. 5ª Edição. Mestre Jou: São Paulo, 1981.

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