practica de laboratorio 7. ensayos a la llama

Ensayos a la llama
Objetivo

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Reconocer la presencia de determinados metales por el color que aparece al exponer sus compuestos a la llama de un mechero.
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Conocer de dónde proceden los distintos colores de los fuegos artificiales.
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Producir fuegos de distintos colores.
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Introducción
Este tipo de ensayos nos permiten comprobar la estructura interna del átomo y que éste está formado por un núcleo central en torno al cual orbitan los electrones por orbitales atómicos (1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 3d ...)que se encuentran a unas distancias definidas del núcleo, diferentes para cada elemento. Un átomo es capaz de absorber diferentes tipos de energía, térmica y luminosa al hacer que sus electrones salten de un nivel electrónico a otro más alejado del núcleo y que por tanto posee más energía. Dado que cada átomo posee los orbitales atómicos a una distancia del núcleo diferente del resto de los elementos la energía absorbida por cada elemento difiere de la del resto.
Existe una tendencia a recuperar con rapidez el estado fundamental emitiendo esta energía en forma de radiación electromagnética (luz) que será diferente para cada átomo y que constituye la huella dactilar del elemento y permite por tanto su identificación.
Materiales

Productos

* Botellas con pulverizador (Lo ideal es una por cada elemento que queramos identificar).
* Mechero Bunsen o camping gas



* Etanol.
* Sales de distintos compuestos: cloruros de Li, Na, K, Sr, Ba, Ca. (Se pueden utilizar otro tipo de compuestos, como CuSO4, (pero los cloruros son más volátiles y dan mejores resultados).

Realización práctica

* 1.- Se prepara una disolución saturada de cada sal (con unos pocos miligramos es suficiente) en unos 10 cm3 de etanol. En general se disuelven mal en alcohol. Por eso debemos filtrar la disolución, si no, nos podría obstruir el frasco pulverizador.
* 2.- Se guarda cada una de las disoluciones en botellas debidamente etiquetadas para no confundirlas.
* 3.- Ajustamos la boquilla del pulverizador para que proporcione una neblina lo más fina posible y la dirigimos hacia la llama de un mechero Bunsen. Aparecerá una coloración característica del elemento utilizado.
* 4.- Si se dispone de espectroscopios de mano (consiste en un prisma que descompone las radiaciones complejas en simples), se puede observar las líneas espectrales.

ELEMENTO COLOR LLAMA INTENSIDAD (Å)
Ba Verde Claro Baja 5.150
Ca Rojo-Anaranjado Media 6.060
Cu Azul verde-intenso Media 5.790 - 5.850
Cr Amarillo Media 5.790 - 5.850
Cs Rojo Claro Media 6.520 - 6.940
In Violeta - Rosado Media 4.510
K Violeta Alta 4.044
Li Rojo - Intenso Alta 6.710
Na Amarillo Muy Alta 5.890 - 5.896
Pb Azul Gris Claro Escasa -----
Sr Rojo Media 6.620 - 6.880



Cuando los metales o sus compuestos, se calientan fuertemente a temperaturas elevadas en una llama muy caliente , la llama adquiere colores brillantes que son característicos de cada metal. Los colores se deben a átomos del metal que han pasado a estados energéticos excitados debido a que absorben energía de la llama; los átomos que han sido excitados pueden perder su exceso de energía por emisión de luz de una longitud de onda característica. Los compuestos de estos elementos contienen a los átomos metálicos en forma de iones positivos en el estado sólido, no obstante, cuando se calientan a la elevada temperatura de una llama se disocian dando átomos gaseosos y no iones. De aquí que los compuestos confieran a la llama los mismos colores característicos que los elementos. Estas llamas coloreadas proporcionan una vía de ensayo cualitativo muy adecuada para detectar estos elementos en mezclas y compuestos.
Curiosidades y otras cosas

El color de la llama se debe a que los átomos del metal absorben energía de la llama; dicha energía se transforma en luz cuando el átomo vuelve a su estado normal. Los agentes productores del color se usan en forma de sales y raramente como metales en polvo. De las sales metálicas solamente el catión produce el color, mientras que los aniones no influyen directamente en el color, aunque sí lo hacen en la temperatura de la llama, que está relacionada con la excitación de las moléculas.

El análisis a la llama es uno de los primeros ensayos que se hacen sobre una sustancia. Los únicos elementos que no dan color a la llama son el Berilio y el magnesio. Ya en 1659, Johann Glauber observó que el color de la llama indica que metales están presentes.

A Bunsen y Kirchhoff (dos científicos alemanes del siglo XIX) mientras observaban, desde unos 80 km. de distancia, un incendio en el puerto de Hamburgo, se les ocurrió hacer pasar por un prisma la luz que venía del incendio. Vieron una luz amarilla intensa como la que habían observado al quemar sodio. Pronto encontraron una explicación: lo que estaba ardiendo era un almacén de salazones. Si era posible deducir la presencia de sodio a distancia observando la luz de las llamas, también sería posible deducir la composición del Sol y de las estrellas simplemente analizando la luz que recibimos de ellas.

El nitrato de estroncio es un producto indispensable en pirotecnia para obtener fuegos artificiales de color rojo. Algunos metales como el potasio y el estroncio se emplean en dar color a los fuegos artificiales. Merece la pena destacar que los fuegos artificiales fueron monocromos hasta el siglo XIX, ya que se utilizaba el sodio casi en exclusiva. Se necesitaron determinados adelantos químicos para introducir los vivos colores que disfrutamos hoy. Así, la introducción del color rojo se encuentra estrechamente ligada a la historia del descubrimiento de los elementos químicos, concretamente del estroncio, que es, aún en la actualidad, uno de los componentes básicos en la fabricación de los fuegos.

También fue necesario disponer de sales de clorato para formar a partir de ellas los cloruros que dan diferentes especies responsables del color.

La llama de butano, además de su efecto calorífico y luminoso, actúa como reactivo químico sobre las sales volátiles de algunos compuestos, dando lugar a una coloración característica que sirve para identificar la presencia de algunos tipos de elementos.
Bibliografía