Bruno Cardoso Vilas Boas
Lucas Mancini Ramos
Pedro Mouco
Relatório de Química Analítica e Instrumental
LONDRINA
2010
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Teste da chama, Notas de estudo de Engenharia Ambiental
Um teste relativamente simples de ser realizado em um laboratório é a análise da presença de certo elemento em uma solução. Com o uso de um clipe e uma chama (gás) é possível, com alguma sorte e técnica, obter uma bela cor que indica a presença de um determinado elemento em solução.
Tipologia: Notas de estudo
Antes de 2010
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Bruno Cardoso Vilas Boas Lucas Mancini Ramos Pedro Mouco
Relatório de Química Analítica e Instrumental
LONDRINA
GRACIELA SOUZA RODRIGUES
Bruno Cardoso Vilas Boas Lucas Mancini Ramos Pedro Mouco
TESTE DA CHAMA
Trabalho acadêmico apresentado à disciplina de química Analítica e Instrumental da Universidade Tecnológica do Paraná. Campus Londrina. Docente responsável: Juliana Feijo de Souza Daniel
Figura 1. Absorção de energia e salto quântico do elétron.
Respectivamente os elétrons retornam ao estado fundamental através da perda de energia por colisão com outras partículas ou pela emissão de uma ‘’partícula’’ de radiação eletromagnética conhecida como fóton. A diferença energética entre os dois estados é, neste momento, liberada pelos elétrons na forma de radiação que pode ser luminosa. Neste caso a luz é emitida em comprimentos de ondas típico, característico de cada elemento químico.
Figura 2. Energia luminosa liberada pelo elétron.
Cada elemento químico possui um único grupo de nível de energia, de modo que se podem identificar elementos conforme seu comprimento de onda. Os comprimentos de onda são inversamente proporcionais ao ensacamento dos níveis de energia, ou seja, quanto maior o caminho para o elétron retornar a seu estado fundamenta menor será o comprimento de onda produzido. (pg. 189) A intensidade da missão de luz produzida esta relacionada com a temperatura de aquecimento dos átomos. Em temperatura ambiente, não se constata a emissão de luz, por não haver energia suficiente para excitar um átomo. Mas à medida que a temperatura aumenta esses átomos tendem a se excitar e passam a emitir luz. Exemplos disso são o Na, Li, K e Cs que emitem luz a 2000K. O modelo atômico de Bohr mostra que o átomo é constituído por um núcleo e elétrons orbitais. Todo átomo tem determinado número de orbitais entre os quais podem ocorrer transições de elétrons. Em geral quanto mais distante do núcleo estiver o orbital, maior será seu nível de energia. Quando os elétrons de um átomo encontram-se mais próximos ao núcleo e com os menores níveis energéticos, o átomo esta no seu estado mais estáveis chamado de estado fundamental. O elétron é capaz de absorver energia na forma de pacotes, os quais se denominam quantum A emissão dessa energia pelos átomos não se dá de uma maneira contínua, mas aos saltos, em pequenas
quantidades denominadas quanta. É o chamado salto quântico da Física quântica; logo, dizemos que a energia é quantizada ou discreta ao invés de contínua. O fornecimento de energia ao átomo, originada da absorção de radiação, pode provocar alguns fenômenos, sendo os mais comuns o aumento da energia cinética do átomo ou excitação. Um átomo é considerado excitado quando um de seus elétrons é promovido do estado fundamental para um orbital mais distante do núcleo com nível de energia mai elevado. Um átomo é menos estável em seu estado excitado, e sofrera decaimento para um estado menos energético pela perda de energia ocasionada pela colisão ou pela emissão de um fóton – Um "quantum" dessa energia quantizada radiante é chamado de fóton. - de radiação eletromagnética. Como resultado desta perda energética o elétron retorna para um orbital mais próximo do núcleo, liberando energia em forma de onda eletromagnética. É essa onda eletromagnética liberada que, por possuir um comprimento específico no espectro visível, caracteriza qual o sal utilizado no teste da chama. Resumindo quando um elétron absorve um quantum de energia, ele salta (salto quântico) para uma órbita mais energética, ligeiramente mais afastada do núcleo. O elétron atinge um estado excitado. Quando o elétron retorna à órbita menos energética, ele perde, na forma de onda eletromagnética, uma quantidade de energia que corresponde à diferença de energia existente entre as órbitas envolvidas no movimento do elétron. O aquecimento desses átomos pode ser feito através do bico de Bussen. O bico de Bunsen é um dispositivo usado em química para efetuar aquecimento de soluções em laboratório. Este queimador, muito usado no laboratório, é formado por um tubo com orifícios laterais, na base, por onde entra o ar, o qual se vai misturar com o gás que entra através do tubo de borracha. O bico de Bunsen foi aperfeiçoado por Robert Wilhelm Bunsen, a partir de um dispositivo desenhado por Michael Faraday. Em biologia, especialmente em microbiologia e biologia molecular, é usado para manutenção de condições estéreis atuando da manipulação de microorganismos.
1.3.1 Sódio O sódio é um elemento químico do símbolo Na, de numero atômico 11 e massa atômica 23. Metal alcalino, sólido em temperatura ambiente de coloração branca ligeiramente prateada. Emprega-se na síntese orgânica como agente redutor. É muito abundante na natureza, encontrado no sal marinho e no mineral halita. No teste de chama arde na cor amarela. Na sua forma metálica é muito reativo, se oxida com o ar, reage violentamente com a água e é muito corrosivo quando entra em contato com a pele. Não é encontrado livre na natureza. Decompõe a água produzindo um hidróxido com desprendimento de hidrogênio. Normalmente não arde em contato com o ar abaixo de 388 K (115 °C).
1.3.2 Potássio O potássio é um elemento químico de símbolo K, com numero atômico de 19 e massa atômica de 39u. É um metal alcalino de coloração branca prateada, abundante na natureza principalmente encontrado nas águas salgadas. Oxida facilmente no ar. É o segundo metal mais leve. É um elemento muito maleável - pode ser cortado facilmente com uma faca. Tem um ponto de fusão muito baixo, arde com chama violeta e apresenta uma coloração prateada nas superfícies não expostas ao ar, já que se oxida com rapidez. Entretanto, deve ser armazenado dentro de um recipiente com querosene.
1.3.3 Cálcio Cálcio é um elemento químico, símbolo Ca, de número atômico 20 e massa atômica 40 u. O cálcio é um metal alcalino-terroso, mole, maleável e dúctil que arde com chama vermelho tijolo formando óxido de cálcio e nitreto. As superfícies recentes são de coloração branca prateada que rapidamente tornam-se levemente amareladas expostas ao ar, finalmente com coloração cinza ou brancas devido à formação de hidróxido ao reagir com a umidade ambiental.
1.3.4 Estrôncio O estrôncio é um elemento químico de símbolo Sr de número atômico 38de massa atômica igual a 87,6 u. À temperatura ambiente, o estrôncio encontra-se no estado sólido. O estrôncio é um metal de coloração prateada brilhante, pouco maleável, que rapidamente se oxida em presença do ar adquirindo uma tonalidade vermelha carmim devido à formação do óxido, por isso deve ser conservado imerso em querosene. Devido à sua elevada reatividade, o metal se encontra na natureza combinado com outros elementos formando compostos. Reage rapidamente com a água libertando hidrogênio para formar o hidróxido. O metal arde em presença do ar - espontaneamente quando se encontra na forma de pó finamente dividido - com chama vermelha rosada formando óxido e nitreto; como o nitrogênio não reage abaixo da temperatura de 380 °C
1.3.5 Cobre O cobre é um elemento químico de símbolo Cu número atômico 29e de massa atômica 63,6 uma. À temperatura ambiente o cobre encontra-se no estado sólido. É um dos metais mais importantes industrialmente, de coloração avermelhada, dúctil, maleável e bom condutor de eletricidade. Conhecido desde a antiguidade, o cobre é utilizado atualmente, para a produção de materiais condutores de eletricidade Quando colocado em contato com a chama o cobre libera uma luz de coloração verde vivo azulado
1.3.6 Zinco O zinco é um elemento químico de símbolo Zn, número atômico 30 com massa atômica 65,4 A principal aplicação do zinco - cerca de 50% do consumo
3-Material e Métodos As matérias usadas foram:
- Amostra de sais em copos de plástico
- Ácido clorídrico (HCl)50% em béquer de 50 mL
- Arame Cr-Ni (clipes)
- Pinça de madeira
- Bico de gás
Para realizar o experimento é necessário deixar a chama do bico de Bunsen na cor azul, cor tal que atingi a temperatura de 1560°C.
Dobre o clipes (Cr-Ni) de modo que de para pegar o pó dos cristais e também de para usar o pegador de tal fato que não se queime. Depois disso umedeça a ponta do arame em HCl (50%) e colocar na chama até ficar vermelho, em seguia umedeça de novo a ponta do arame, tal fato se faz para que se esterilize o arame. Tomar uma pitada de amostra na ponta dobrada do arame. Levá-lo até a parte azul da chama e observar a coloração que ele emite. Repetir a operação com todas as 6 amostras. Em seguida comparar os resultados com a Tabela 1.
4-Discussão e Métodos
Algumas substâncias, quando ativadas por uma fonte de energia, no caso do experimento um bico de gás – que possui duas zonas, uma oxidante, temperaturas mais elevadas (1540°C), e outra redutora, mais amenas (530°C) – emitem radiações em comprimentos de onda característico dos elementos que as compõe. Cada comprimento de onda corresponde a uma coloração do aspectro, que pode ser facilmente observada.
Na terceira amostra nos deparamos com uma cor completamente visível, um verde vivo azulado, onde podemos identificar como , como observado na Figura 8.
Figura 8. Cristais de Ao coletarmos a quarta amostra e colocarmos ao fogo, a cor observada foi lilás (Figura 9), essa cor Segundo a Tabela 1 se refere ao.
Figura 9. Cristais de Apesar de não demonstrar muita visibilidade podemos notar que a chama na Figura 10 possui cristais de.
Figura 10. Cristais de E no ultimo experimento podemos notar uma cor que foi uma das mais vibrantes vistas, um vermelho carmim, ou seja, o cátion que representa essa cor é o.
Figura 11. Cristais de
5- Conclusão O fornecimento de energia térmica provoca no átomo dos metais o salto de um ou mais elétrons, que absorvem a energia térmica e saltam para níveis mais afastados de energia. Ao voltar para sua órbita original,devolvem essa energia recebida em forma de luz(princípio do 2º postulado de Bohr),e cada cátion possui seu comprimento de onda,sua cor,específica. Assim através de experimento realizados em sala, podemos identificar a cor da chama, ou luz, que saia de cada cristal em pó e assim, qual sal (cátion), continha em cada amostra, comparando a cor da chama com a tabela já existente dos padrões dos cátions.
6- Referencias
ALVES, Líria. Brasil Escola. Fluorescência ou Fosforescência?. Disponível em: <http://www.educador.brasilescola.com/estrategias-ensino/ fluorescencia-ou-fosforescencia.htm> Acesso em: 26 agosto de 2010.
VOGEL, Arthur Israel. Análise Química Quantitativa. 6 Ed. Rio de Janeiro: LTC, 2008.
http://www.colegiocascavelense.com.br/arquivos_download/fisica/fismoderna2.pdf
Acessado em 28 de agosto,17: