Porque cada substância apresenta uma cor característica ao ser aquecida no bico de Bunsen?

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Relatório de aula prática de química sobre teste de chama.

Relatório de aula prática de química sobre teste de chama.

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1. 1. UNIVERSIDADE FEDERAL DE RORAIMA DEPARTAMENTO DE QUÍMICA QUÍMICA INORGÂNICA PROF. VIVIANE CARDOSO RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA: TESTE DE CHAMA Autor: Ezequias Nogueira Guimarães Boa Vista – RR. Dezembro de 2015.
2. 2. EZEQUIAS NOGUEIRA GUIMARÃES RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA: TESTE DE CHAMA Relatório apresentado como requisito para nota da aula prática número 2, teste de chama, sob a supervisão da professora Viviane Cardoso, da disciplina de Química Inorgânica, QI102. Boa Vista – RR. Dezembro de 2015.
3. 3. INTRODUÇÃO Na busca por diferenciar determinados elementos em substâncias, a combustão, também chamada de teste de chamas, baseia-se nas afirmações do cientista dinamarquês Niels Bohr (1885 – 1962) sobre a energia quantizada de um átomo. Segundo tal teoria, cada elétron possui quantidades específicas de energia, que geram um comprimento de onda limitado e sempre tendem a voltar para seu estado fundamental (nível de energia do elétron mais baixo que lhe é possível). Normalmente o átomo fica em seu estado fundamental e ao receber energia térmica alguns dos elétrons desse átomo são excitados, recebendo mais energia, e passam a ocupar regiões diferentes na eletrosfera. As teorias de Einstein e Planck, separadamente, demonstram que nessa fase, quando os elétrons voltam ao seu estado fundamental, eles liberam energia em forma de partículas de radiação eletromagnética (fótons) proporcional a frequência de radiação (luz). Nessa liberação de energia observa-se uma variação na coloração emitida em cada radiação, as cores obtidas são as identidades de cada elemento, que são reconhecidas através dos espectros que variam do violeta (curto) ao vermelho (longo). (Figura 1). As frequências emitidas são os números de oscilação completas que a onda faz a cada segundo, e o comprimento de onda é a distância de duas camadas vizinhas. Cada elétron possui uma velocidade característica e sua propriedade ondulatória, e levando esses dados em consideração pode-se calcular a frequência da radiação.1 Figura 1. Espectro da Luz Fonte: Internet (Common License).
4. 4. OBJETIVOS Observar a coloração obtida em cada substância; Calcular energia emitida. MATERIAIS UTILIZADOS Para realização do experimento teste de chamas utilizou-se o Bico Bunsen, para a combustão das substâncias e consequente aquecimento dos elétrons, fio de Monel para manuseio dos elementos, e HCl e água para limpeza do Fio de platina dentro da capela. NORMAS DE SEGURANÇA Na realização do experimento utilizou-se o Bico de Bunsen que requerer um manuseio adequado para evitar propagação de incêndios, além do fio de platina que quando aquecido requer cuidados para não causar queimaduras. Em caso de riscos reais deve-se utilizar extintor de incêndio especifico e procurar a saída de emergência mais próxima, caso haja contato com algumas das substancias, seguir as orientações da professora, caso necessário, buscar acompanhamento médico. A limpeza do fio de Monel com o HCl aconteceu dentro da capela, os equipamentos de proteção individuas foram utilizados, e dessa forma, os experimentos não apresentaram riscos à saúde da professora e demais estudantes. PARTE EXPERIMENTAL Os elementos são manuseados com fio de platina para evitar contaminação das amostras que são aquecidas pelas chamas do bico de Bunsen que na temperatura adequada conseguem excitar os elétrons. Na pratica do experimento separou-se os seguintes elementos: Cloreto de Estrôncio (SrCl2), Cloreto de Potássio (KCl), Cloreto de Sódio (NaCl), Cloreto de Cobre (CuCl2), Cloreto de Cálcio (CaCl2) e o Cloreto de Bário (BaCl2). Colocou-se uma pequena quantidade de cada elemento no fio de Monel e posteriormente colocou-se o fio sob a chama do Bico de Busen para se possível observar a coloração da chama. O experimento foi repetido para cada elemento, com a limpeza do fio na capela com HCl e água.
5. 5. RESULTADOS E DISCUSSÃO Com a combustão dos elementos verificou-se que a chama apresentou uma determinada coloração para cada substância. Tal coloração observada pode ser comparada com a coloração característica encontrada na literatura. Dessa maneira pode-se verificar que cada elemento possui realmente uma coloração própria resultado da liberação de energia e advinda de sua composição singular. A tabela 1 apresenta as os dados obtidos nos experimentos realizados na sala de aula com os elementos identificados. Tabela 1. Coloração dos elementos e energia liberada Substância Coloração no experimento Coloração na literatura Comprimento de onda (ƛ) Energia (E) Cobre Verde Azulado Azul 500 nm 3,98.10-19j Estrôncio Vermelho Vermelho Carmesim 680 nm 2,92.10-19 j Potássio Lilás Lilás 580 nm 3,43.10-19 j Sódio Amarelo Amarelo Intenso 590 nm 3,37.10-19j Bário 1º Teste = Laranja 2º Teste = Verde Verde 530 nm 3,75.10-19j Cálcio Vermelho Alaranjado Vermelho Tijolo 650 nm 3,06.10-19j Para efetuar o cálculo da energia liberada e o comprimento da onda em cada experimento utiliza-se as formulas de Planck: E = h.v e C = h.v, onde: C - Velocidade da luz; V – Frequência de radiação magnética; E – Energia (fóton); ƛ – Comprimento de onda; h – Constante de Planck (6,63 .10-34). Nos experimentos, os metais, que tendem a perder seus elétrons nas camadas de valência, utilizados em conjuntos com os sais ao receberem o calor da chama perdem seus elétrons. Esses elétrons tornam-se livre e são novamente capturados pelo sal da substancia. Dessa forma, o elétron que recebeu mais energia altera sua localização na orbita e quando volta ao seu estado fundamental emite a radiação que em determinado comprimento de onda define a coloração visualizada. Essa coloração muda de elemento para elemento, pois a distribuição eletrônica de cada elemento varia.
6. 6. Ao analisara coloração da chama, o elemento Bário apresentou uma coloração diferente da encontrada na literatura, porém ao realizar-se novamente o experimento a coloração encontrada na literatura pôde ser visualizada por poucos instantes. Tal acontecimento pode ser explicado pela interferência na utilização de instrumentos diferentes e na higienização do mesmo. O sódio foi o último elemento a ser utilizado, por que a chama do sódio mascara a de outros cátions caso o sal testado esteja contaminado com sódio, o que pode ter acontecido com o Bário. Outro motivo para a coloração diferente pode ter sido a falta do vidro de cobalto, que serve para filtrar a cor amarelada proveniente do sódio na queima dos sais para que assim possa observar- se apenas as cores obtidas na queima. Algumas substancias não apresentaram a coloração exatamente igual à da literatura, devido ao fato das substancias utilizadas no experimento se encontrarem na forma de sais e não em compostos puros. CONCLUSÃO A partir da comparação das cores obtidas no experimento com as cores encontras na literatura, concluiu-se que as cores do experimento apresentaram pequenas mudanças, resultadas de alguma interferência do meio. Concluiu-se então que a teoria proposta por Bohr é realmente verificada com os elementos e a energia liberada pode ser calculada, assim como. O método empregado foi o mais adequado para o experimento, o que contribuiu para o sucesso da prática, dando dessa forma parâmetro para os alunos de geologia conseguirem futuramente analisar e identificar certos elementos em diferentes contextos. BIBLIOGRAFIA 1RUSSEL, John B. Química Geral. 2 ed. Vol. 1. São Paulo: 1994, p 205 – 245. 1MENDHOM, J et al. Vogel – Análise Química Quantitativa. 6 ed. Vol. Único. Rio de Janeiro: 2002, p325 -353. HARRIS, Daniel C. Análise Química Quântica. 7 ed. Vol. Único. São Paulo: 2008, p 516 – 519. GRACETTO, Augusto César et al. Combustão, chamas e teste para cátions. Química Nova na Escola, nº 23, 05/2006. OKAMURA, Fabiano et al. Experimentos simples usando fotometria da chama para ensino de princípios de espectrometria atômico em curso de química analítica. Química Nova, Vol. 27, nº 5, p 832 – 836. Publicado na Web, 06)2004. FILGUEIRAS, Carlo. A espectrometria e a química da descoberta de novos elementos ao limar teoria quântica. Química Nova na Escola, São Paulo, 3ª ed. 05/1996.
7. 7. Cassiana Viccari de Moraes, Universidade de São Paulo, Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de ribeirão Preto, disponível em: http://sites.ffclrp.usp.br/cipa/index.php?p=fispq. Acesso em 16 de dezembro de 2015.

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