RELATÓRIO: TESTE DA CHAMA

segunda-feira, 16 de julho de 2012 1 comentários

TESTE DA CHAMA



TESTE DA CHAMA
GIBSON, France Barbosa

RESUMO
O ensaio da chama é um método que busca identificar elementos químicos a partir da coloração emitida em uma chama. O presente relatório tem como objetivo observar e a cor da chama associada à presença de elementos químicos metálicos presentes em sais. Quando o composto a ser estudado é submetido ao aquecimento, em uma chama, os íons presentes no metal começarão a emitir luz. Baseado no espectro de emissão do elemento, o composto irá modificar a cor da chama para uma cor característica, no experimento foram utilizados os sais de KI, Pb(NO2)3, SnCl e NaCl sendo verificados suas colorações.

Palavras-chave: Coloração. Metal. Chama. 
INTRODUÇÃO
Em meados do século XVIII começaram os estudos sistemáticos de identificação de compostos pelo uso de chamas, conduzidos mais ou menos de modo simultâneo por vários pesquisadores. Thomas Melvill (1726-1753) observou, em 1752, o espectro de linhas brilhantes emitido por chamas contendo sais metálicos. Em 1758, Andreas Marggraf (1709-1782) conseguiu diferenciar sais de sódio e sais de potássio pela cor de suas chamas.

John Herschel (1792-1871), por sua vez, mostrou que a radiação emitida pelas chamas de bário, cálcio, estrôncio e cobre, ao atravessar um prisma de vidro, era resolvida em suas linhas espectrais características, fato que poderia ser usado para fins de identificação química. Joseph
Fraunhofer (1787-1826) fez o mesmo tipo de estudo, observando em particular o par de linhas amarelas emitidas pelo sódio, quando fazia estudos de índice de refração de vidros. Tais estudos redundaram na construção do espectroscópio de Bunsen e Kirchoff (Lockemann, 1956), valioso instrumento de identificação de metais, que culminou com a descoberta, pelos dois cientistas, dos elementos césio e rubídio.
Esta vasta gama de estudos permitiu, em 1928, que o botânico dinamarquês Henrik Lundegardh (1888-1969) criasse a fotometria de chama (GRACETTO, 2006).
O teste da chama baseia-se na teoria da mecânica quântica. Einstein, um pouco mais tarde que Planck, enunciou-a, verificando por numerosas experiências de que a matéria emite ou absorve uma radiação, a energia E é emitida ou absorvida em quantidades discretas iguais a hν; tem-se, assim, E = hν, onde ν designa a freqüência da radiação considerada e h a constante universal de Planck (h = 6.5510-27 erg. sec). A constante h foi introduzida na Física por Planck, em 1900, em seus célebres trabalhos sobre a intensidade específica da radiação de origem térmica que existe no interior de um recinto isotérmico.
A aplicação da teoria dos quantum ao estudo da estrutura dos átomos e de suas raias espectrais de emissão e de absorção foi feita, pela primeira vez, por Niels Bohr em 1913. A teoria atômica de Bohr utilizou-se do modelo atômico de Rutherford (RAMOS, 2004).
No trabalho de Bohr, foi aplicada pela primeira vez a hipótese quântica para explicar a estrutura atômica com razoável sucesso. Entretanto, a teoria de Bohr estava parcialmente incorreta, sendo abandonada 12 anos depois para dar lugar a teoria quântica. Havia, contudo, fundamentos suficientes nas ideias de Bohr que lhe permitiram explicar por que os átomos no estado excitados emitiam luz somente com certas frequências, a teoria de  Bohr trouxe uma contribuição importante para a compreensão da estrutura atômica (MAHAN, 1995).
OBJETIVO
Observar a cor da chama associada à presença de elementos químicos metálicos presentes em sais.

PARTE EXPERIMENTAL
MATERIAIS E REAGENTES
·        Béquer;
·        Bico de Bussen;
·        Cloreto de estrôncio (SrCl);
·        Cloreto de sódio (NaCl);
·        Fio de platina;
·        Fósforo;
·        Iodeto de potássio (KI);
·        Nitrato de chumbo (Pb(NO3)2 );
·        Solução de ácido clorídrico (HCl);
·        Vidro relógio.

PROCEDIMENTO
Colocou-se uma pequena quantidade da solução de HCl dentro de um béquer para que pudesse ser feita a limpeza do fio de platina.
O fio de patina foi mergulhado na solução de HCl e levado a chama do bico de Bunsen para ser retiradas as impurezas nele contidas.
Em seguida, com a ajuda de uma espátula, foram coletados em quatro vidros de relógio os seguintes sais SrCl, NaCl, KI e Pb(NO2)3.
Na sequência, mergulhou-se o fio de platina no vidro de relógio contendo o SnCl para que o sal aderisse ao fio e submetido  ao aquecimento na chama do bico de Bunsen. Logo após foi efetuada a limpeza do fio de platina, mergulhando-o na solução de HCl e levando o em seguida a chama.
Este procedimento foi repetido com todos os demais sais, observando-se a coloração da chama emitida por cada um dos sais testados.

RESULTADOS E DISCUSSÕES
Na análise por ensaio de chama, utiliza-se um fio de platina, preso ao cabo, o fio é limpo por imersão em ácido clorídrico concentrado e, então, aquecido na zona de fusão da chama do bico de bunsen; o fio estará limpo quando não transmite cor a chama. O fio é novamente mergulhado ao ácido clorídrico concentrado e uma pequena porção da substância em exame é retida no fio que volta para a chama oxidante, e então pode observar a cor transmitida a chama.
Nos ensaios de chama, conforme Vogel (1981), ocorre às interações atômicas através dos níveis e subníveis de energia quantizada, ele baseia-se na possibilidade de muitos íons metálicos e seus sais conferirem uma cor característica quando é vaporizado numa chama, isso porque todo átomo quando aquecido ou recebe um descarga elétrica, absorve energia, que em seguida é emitida como radiação, ou seja, uma linha espectral pode ser absorvida e também emitida quando de alguma forma o átomo é excitado. Cada elemento químico apresenta um espectro de linha distinto que este relacionado com sua natureza atômica.
Os sais de KI, Pb(NO2)3, SrCl e NaCl, quando sujeitos a elevadas temperaturas, veem os seus íons metálicos, cátions que os constituem, passarem do estado fundamental a estados excitados, com posterior emissão de radiações de cor característica, sob a forma de uma chama colorida.
A tabela 1 mostra as colorações observadas através do experimento do teste da chama comparando os com os da literatura encontrada.
Tabela 1: Ensaio da chama
Inferência
Chama
Sódio
Amarelo dourado persistente
Potássio
Violeta (lilás)
Estrôncio
Vermelho-tijolo (vermelho amarelado)
Chumbo
Azul – branco
                                                            Fonte: Vogel (1986)
A primeira amostra analisada foi o cloreto de sódio que emitiu a coloração amarela, como afirma Vogel (1986) essa coloração é característica do elemento sódio, apresenta baixa energia de ionização igual a 497,5 kj mol -1, quando o elétron e irradiado pela luz a energia absorvida excita-o para um nível de energia superior. O elétron retorna ao nível inicial liberando energia que pode ser calculada pela equação de Planck. Sabe-se que a cor amarela tem comprimento de onda que varia entre 597 e 577 nm e a velocidade da luz é igual 299 792 458 m/s.
O iodeto de potássio ao ser submetido ao aquecimento apresentou coloração violeta, logo essa coloração é característica do metal potássio.
Segundo Gracetto (2006), os metais, sobretudo os alcalinos e alcalinos terrosos são os elementos cujos elétrons exigem menor energia para serem excitados. A partir do Modelo atômico de Bohr, ficou estabelecido que os átomos possuem regiões específicas disponíveis para acomodar seus elétrons – as chamadas camadas eletrônicas.
O Nitrato de chumbo na chama apresentou coloração azul claro que, de acordo com Vogel (1986), é proveniente do cátion de chumbo (comprimento de onda 465 nm).
O cloreto de estrôncio apresentou uma coloração vermelho, proveniente dos íons de estrôncio. Esse espectro, característico de cada elemento químico, é sempre o mesmo, quer o elemento esteja isolado quer esteja combinado com outros elementos em diferentes compostos químicos.
Uma das mais importantes propriedades dos elétrons é que suas energias são quantizadas, isto é, um elétron ocupa sempre um nível energético bem definido e não um valor qualquer de energia. Se, no entanto um elétron for submetido a uma fonte de energia adequada (calor, luz, etc.), pode sofrer uma mudança de um nível mais baixo para outro de energia mais alto (excitação), isso pode ser observado quando os sais de KI, Pb(NO2)3, SrCl e NaCl foram submetidos a uma fonte de calor no Bico de Bussen. O estado excitado é um estado metal-estável (de curtíssima duração) e, portanto, o elétron retorna imediatamente ao seu estado fundamental. A energia ganha durante a excitação é então emitida na forma de radiação visível do espectro eletromagnético que o olho humano é capaz de detectar.

CONSIDERAÇÕES
Ressalta-se que, através do teste de chama pode-se comprovar a origem das cores e associá-las com a presença de metais nos sais testados com a estrutura eletrônica dos átomos. Com a energia liberada na combustão, os elétrons externos dos átomos dos metais são promovidos a estados excitados e, ao retornarem ao seu estado eletrônico iniciais, liberam a energia excedente na forma de luz. A cor, comprimento de onda, da luz depende da estrutura eletrônica do átomo.

REFERÊNCIAS
GRACETTO, A. C.; HIOKA, N.; FILHO, O. S. Combustão, chamas e testes de chamas para cátions. Revista Química Nova na Escola, número 23, Maio, 2006.
LEE, J. D. Química Inorgânica não tão concisa. 5° Ed. São Paulo: EBL, 1999.
MAHAN, B.M.; MYERS, R. J. Química um curso universitário. Tradução da 4ª edição americana, 1995.
RAMOS, T. Introdução à mecânica dos quanta Parte III. Revista Brasileira de Ensino de Física: 26 (1), 2004.
VOGEL, A. I. Química Analítica Quantitativa. 5° Ed. São Paulo: Mestrejou, 1981.



BONS ESTUDOS!!!!!


1 comentários:

  • Anônimo disse...

    MUITO OBRIGADAAAAAA............................................................................

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