relatório do teste de chama
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Universidade Tecnológica Federal do Paraná - UTFPR
Unidade Campo Mourão
TESTES DA CHAMA
Discente: Disciplina/Semestre: Química geral/1º semestreDocente:
CAMPO MOURÃO14/08
RESUMO
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O teste de chama é um experimento que tem como principal objetivo
identificar íons metálicos de alguns elementos químicos apartir da observação da cor
emitida pela chama. Quando aplicamos uma forma de energia nesse caso o calor da
chama a uma amostra ela emite uma cor característica baseada no espectro de
emissão do elemento.
INTRODUÇÃO
A fim de compreender as operações envolvidas nos ensaios de coloração de
chama, é necessário ter algum conhecimento da estrutura da chama não luminosa do
bico de Bunsen.
Uma chama não-luminosa de Bunsen consiste em três partes: um cone
interno azul, compreendendo principalmente gás não queimado; uma ponta luminosa
no centro da chama (que so é visível quando os orifícios de ar estão ligeiramente
fechados0; um manto externo, no qual se produz a combustão completa do gás. A
mais baixa temperatura está na base da chama, que é empregada para testar
substâncias voláteis, a fim de determinar se elas liberam alguma cor a chama. A ´´arte
mais quente da chama é a zona de fusão; fica cerca de um terço da altura da chama
e, aproximadamente, equidistante do interior e exterior do manto; é empregada para
ensaios de fusibilidade das substâncias, e tambem conjugada com a base da chama,
para testar as volatilidades relativas das substâncias ou de uma mistura de
substâncias.(VOGEL 1986)
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Em meados do século XVII começaram os estudos sistemáticos de
identificação de compostos pelo uso de chamas, conduzidos mais ou menos de modo
simultâneo por vários pesquisadores (GRACETTO, 2006).
O teste de chama é baseado no fato de que quando uma certa quantidade
de energia é fornecida a um determinado elemento químico (no caso da chama,
energia em forma de calor), alguns elétrons da ultima camada de valência absorvem
esta energia passando para um nível de energia mais elevado, produzindo o que
chamamos de estado excitado. Quando um desses elétrons excitados retorna ao
estado fundamental, ele libera a energia recebida anteriormente em forma de
radiação. Cada elemento libera a radiação em um comprimento de onda
característico, pois a quantidade de energia necessária para excitar um elétron é
única para cada elemento (tabela 1). A radiação liberada por alguns elementos possui
comprimento de onda na faixa do espectro visível, ou seja, o olho humano é capaz de
enxerga-las através de cores. Assim, é possível identificar a presença de certos
elementos devido à cor característica que eles emitem quando aquecidos numa
chama (tabela 2).
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
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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 (MAAR,
1999(GRACETTO, 2006)).
O presente relátorio tem por objetivo observar a cor da chama associada à
presença de elementos químicos metálicos presentes em sais, identificar elementos
químicos metálicos pelo teste de chama e observar espectros associados à presença
de elementos químicos metálicos.
Tabela 1. Ocorrencia das linhas do espectro.
Elemento Descrição da linha Comprimento de onda
em nm
Sódio Amarela, dupla 589,0 / 589,6
Potássio Vermelha, dupla 766,5 / 766,9
Violeta, dupla 404,4 / 404,7
Lítio Vermelho 670,8
Laranja (fraca) 610,3
Tálio Verde 535,0
Cálcio Faixa laranja 618,2 – 620,3
Verde amarelada 555,4
Violeta (fraca) 422,7
Estrôncio Faixa vermelha 674,4 / 662,8
Laranja 606,0
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Azul 460,7
Bário Verde 553,6 / 534,7 / 524,3
Azul (fraca) 487,4
PARTE EXPERIMENTAL
Materiais e Reagentes
Béquer, Bico de Bunsen, clipes, fósforo, solução de ácido clorídrico (HCl),
vidro de relógio, cloreto de sódio, cloreto de potássio, cloreto de bário, nitrato de
chumbo (II), sulfato de cobre (II), substância X, substância Y e mistura de cloretos de
sódio e potássio.
Procedimento Experimental
Colocou-se uma pequena porção de cada um dos sais em um vidro relógio,
devidamente identificados.
Manuseou-se um clips de forma que ficasse com uma argola em uma de
suas extremidades, Aqueceu-se o clips na chama do bico de Bunsen para
identificação de possível contaminação, caso apos ter introduzido o clips na chama,
emitisse cor seria necessário limpá-lo na solução de ácido clorídrico.
Com o clips devidamente limpo pegou-se uma pequena quantidade de
cloreto de sódio, levou-se até a chama e observou-se e registrou-se a cor emitida
pelo sal. Limpou-se o clips na solução de acido clorídrico (HCl) e repetiu-se o
mesmo procedimento para o cloreto de potássio, cloreto de bário, nitrato de
chumbo(II), sulfato de cobre(II), substância x, substância y e a mistura dos cloretos
de sódio e potássio.
Comparou-se as cores das chamas obtidas com as da tabela de referencia e
identificou-se as substâncias X e Y.
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RESULTADOS E DISCUSSÃO
As substancia analisadas no ensaio de chama, quando submetidas à grande
quantidade de calor seus íons metálicos saem do estado fundamental e passam
para o estado excitado, ao retornar para o estado fundamental é liberada uma
radiação (cor característica) que possui comprimento de onda na faixa do
expectrovisível.
A tabela 2 apresenta a as cores observadas através do experimento, os
elementos metálicos e as cores caracteriscas fornecidas pela literatura.
Tabela 2. Resultados obtidos através dos testes de chama, e da literatura
Amostra Cor da chama
(experimental)
Cor da chama
(literatura)
Elemento
metálico
Cloreto de sodio Laranja Laranja Sódio
Cloreto de potássio Lilás Lilás Potássio
Cloreto de bário Amarelo Verde claro Bário
Sulfato de cobre ll Verde Azul esverdeado Cobre
Nitrato de chumbo ll Branco verde Azul branco Chumbo
Substância X Laranja
Substância Y Vermelho
Mistura de cloretos de
sódio e potássio
amarelo
Iniciamos o teste com o cloreto de sódio que emitiu a coloração laranja,
segundo Vogel (1986) essa coloração é caracteristica do elemento sódio, apresenta
baixa energia de ionização, quando o elétron é irradiado pela luz a energia absorvida
exita-o para um nível de energia superior, o elétron vouta para o estado fundamental
liberando energia.
O cloreto de potássio ao ser submetido à chama leberou a coloração violeta
(lilas), essa cor é característica do metal potássio.
O cloreto de bário apresentou a coloração amarela, mas segundo Vogel sua
cor carecteristica é verde claro, uma possível explicação para essa diferença de
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resultados é que o sal estivesse contaminado, ou poderia aver vestigios de outros
sais no proprio bico de Bunsen que impossibilitou a identificação correta da cor
emitida pelo sal.
O sulfato de cobre ll apresentou a coloração verde, mas segundo vogel sua
cor caracteristica é azul esverdeado, provavelmente essa diferença ocorreu por uma
observação ou análise incorreta da chama pois os resultados são bem próximos.
O nitrato de chumbo emitiu a coloração branco-verde, mas na literatura a cor
caracteristica para esse elemento é azul branco, assim como no sulfato de cobre a
diferença dos resultados é mínima consequentemente deve ter ocorrido o mesmo erro
de análise da chama.
A substância X apresentou a coloração laranja, analisando os dados obtidos
anteriormente no experimento conclui-se que a substância X seja o cloreto de sódio.
A subatancia Y apresentou a coloração vermelha, na literatura o elemento
que apresenta essa coloração é o magnésio.
A mistura de cloretos de sódio e potássio apresentou a coloração amarela
devido o sódio, o olho humano não é capaz de identificar as duas colorações emitidas
pelos seus respectivos sais mas com a ajuda de um vidro de bobalto isso seria
possivel.
Uma das mais importantes propriedades dos elétrons é que suas energias
são quantizadas, isto é, um elétron ocupa sempre o mesmo nível de enrgia. Se no
entanto um elétron for submetido a uma fonte de energia adequada (calor,luz, etc.),
pode sofrer uma mudança do nível fundamental para o nível excitado, isso pode ser
observado quando os sais foram submetidos a uma fonte de calor no bico de Bunsen.
O estado exitado é um estado metal-instável (de curtíssima duração) e, portanto, o
elétron retorna imediatamente ao seu estado fundamental. A energia ganha durante a
exitação é então emitida na forma de radiação visível do expectro eletromagnético
que o olho humano é capaz de dectar.
CONCLUSÃO
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Avalia-se que com o teste de chama é possível identificar compostos com a
observação de sua cor emitida na chama, à cor emitida é proveniente da mudança
de estado de energia dos elétrons, que no espaço entre essas mudanças libera
radiação no espectro visível, como esse espectro é único para cada elemento, é
uma forma muito eficaz para identificação de alguns compostos metálicos.
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.
VOGEL, A. I. Química Analítica Quantitativa. 5° Ed. São Paulo: Mestrejou, 1981.
MAHAN, B.M.; MYERS, R. J. Química um curso universitário. Tradução da 4ª edição
americana, 1995.
BRAATHEN, P. C. Desfazendo o mito da combustão da vela para medir o teor de
oxigênio no ar. Revista Química Nova na Escola, número 12, Novembro, 2000.