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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUI CENTRO DE CIÊNCIAS DA NATUREZA DEPARTAMENTO DE QUIMICA DISCIPLINA: QUÍMICA EXPERIMENTAL MINISTRANTE: JOSÉ AROLDO VIANA DOS SANTOS RELATORIO DE QUIMICA EXPERIMENTAL JOAO PEDRO CAMPOS DA CHAGAS TERESINA, 2019 EXPERIMENTO: TESTE DA CHAMA RESUMO O teste de chama ou prova da chama é um procedimento utilizado em química para detectar a presença de alguns íons metálicos, baseado no espectro de emissão característico para cada elemento. O procedimento envolve a introdução da amostra em uma chama e a observação da cor resultante. A radiação liberada por alguns elementos possui comprimento de onda na faixa do espectro visível, ou seja, o olho humano é capaz de enxergá-las através de cores. Assim, é possível identificar a presença de certos elementos devido à cor característica que eles emitem quando aquecidos numa chama. INTRODUÇÃO O teste de chama baseia-se no fato de que quando uma certa quantidade de energia é fornecida a um determinado elemento químico, alguns elétrons da última 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, emite uma quantidade de energia radiante, igual àquela absorvida, cujo comprimento de onda é característico do elemento e da mudança do nível eletrônico de energia. Assim, a luz de um comprimento de onda particular ou cor, é utilizada para identificar o referido elemento. (BACCAN, 1988) A temperatura da chama do bico de Bunsen é suficiente para excitar uma quantidade de elétrons de certos elementos que emitem luz ao retornar ao estado fundamental de cor e intensidade, que podem ser detectados com considerável certeza e sensibilidade através da observação visual da chama. Tal procedimento é denominado de teste da chama. (BACCAN, 1988) PARTE EXPERIMENTAL *Materiais utilizados Bico de Bunsen; 6 frascos borrifadores numerados; Solução de cloreto de cálcio 1,0 mol. L-1; Solução de cloreto de potássio 1,0 mol. L-1; Solução de cloreto de bário 1,0 mol. L-1; Solução de cloreto de sódio 1,0 mol. L-1; Solução de carbonato de lítio 1,0 mol. L-1; Solução de nitrato de cobre 1,0 mol. L-1; * Procedimento experimental •Foi acendido o bico de Bunsen e calibrado a entrada de ar para obter uma chama azulada quase transparente; •Foram borrifadas as soluções dos sais, uma a uma, apontando para a ponta da chama, observada e anotada a coloração que aparece; •Foram observados os seguintes resultados: Sais analisados (soluções 1,0mol. L-1) Cor no espectro Cor observada Cloreto de cálcio Vermelho-tijolo Vermelho Cloreto de potássio Lilás Violeta Cloreto de bário Verde Amarelo-esverdeado Cloreto de sódio Amarelo intenso Laranja Carbonato de lítio Vermelho carmesim Vermelho Nitrato de cobre Verde Verde RESULTADOS E DISCUSSÕES Chegamos a uma conclusão que o principal objetivo do experimento foi atingido. Conseguimos observar que o teste de chama é rápido e fácil de ser feito, e não requer nenhum equipamento que não seja encontrado normalmente num laboratório de química. Porém, a quantidade de elementos detectáveis é pequena e existe uma dificuldade em detectar concentrações baixas de alguns elementos, enquanto que outros elementos produzem cores muito fortes que tendem a mascarar sinais mais fracos as cores resultantes do teste e observar. Assim com o experimento detectar a presença de alguns íons metálicos, baseado no espectro de emissão característico para cada elemento. Observamos que a temperatura da chama do bico de Bunsen é suficiente para excitar uma quantidade de elétrons de certos elementos que emitem luz ao retornarem ao estado fundamental de cor e intensidade, que podem ser detectados com considerável certeza e sensibilidade através da observação visual da chama. QUESTÕES PARA O RELATORIO 01. Quais são os postulados de Bohr? R: Baseando-se nos fundamentos de Max Planck, Bohr reformulou a teoria atômica mediante conclusões resumidas a cinco postulados: 1º postulado – A energia emitida (ou absorvida) por um sistema atômico não é contínua, como mostrado pela eletrodinâmica, mas se processa através de transições do sistema de um estado estacionário para algum outro diferente. Portanto, um átomo só emite radiação (seja ela de qualquer comprimento de onda, na região do visível ou não) caso seja excitado de algum modo, saindo, assim, de um estado estacionário (permanente e constante). 2º postulado – Radiação de frequência bem definida é emitida por um sistema atômico quando há transição de elétron entre camadas. Sendo a energia total liberada pela transição desse elétron definida por E = hxf, onde f = frequência da radiação (em hertz) e h = constante de Planck (em Jxs). A partir desse postulado, pode-se afirmar que essa energia liberada nada mais é que a diferença entre as energias das camadas onde a transição ocorre. Assim, quando um elétron realiza um salto quântico entre as camadas K e L de um átomo X, a diferença energética é dada por: EL-EK = hxf. 3º postulado – O equilíbrio dinâmico dos sistemas nos estados estacionários (baseados em interações eletrostáticas e eletromagnéticas) obedece às leis da mecânica clássica. Assim, para transições em diversos estados estacionários (mudança de camadas) essas leis clássicas não se aplicam. Mesmo que ocorram no limite de grandes órbitas e altas energias (camadas mais externas). 4º postulado – As possíveis órbitas descritas por elétrons em torno do núcleo atômico são múltiplos inteiros de h/2π. Inclusive nas órbitas provenientes de uma transição. Esse postulado pode ser compreendido da seguinte forma: imaginando os elétrons com movimento ondulatório, para que o átomo esteja estável energeticamente, essas ondas não podem sofrer interferência tal que se aniquilem mutuamente ou causem qualquer tipo de instabilidade no átomo. Assim, todas devem estar em harmonia, essa, definida pelo múltiplo inteiro da constante de Planck corrigida para um movimento circular. 5º postulado – O estado no qual a energia emitida é máxima deve ser, também, um múltiplo inteiro da constante de Planck corrigida para um movimento circular em relação ao momento angular do elétron. Assim, de acordo com o 4º postulado, como as órbitas são sempre múltiplos inteiros de h/2π, as energias máximas emitidas quando o átomo é excitado (mais precisamente, quando um elétron realiza salto quântico) também são proporcionais a h/2π. p, com p = momento angular do elétron. 02. Usando o sódio como exemplo, qual o ∆E dos elétrons que estão sofrendo essa transição eletrônica? R: Sódio- cor amarelo Comprimento de onda no amarelo= 580nm Frequência(v) = 5,25 x 1014 s-1 Constante de Planck(h)= 6,6 x 10-34 Jxs ∆E =h × v ∆E = 6,6 ×10-34 × 5,25 × 1014 ∆E =34,65 × 10-20 J = 3,465 x 10-19 J 03. Estes testes são conclusivos para identificar um elemento? R: Não são conclusivas pois a quantidade de elementos detectáveis é pequena e existe uma dificuldade em detectar concentrações baixas de alguns elementos, enquanto que outros elementos produzem cores muito fortes que tendem a mascarar sinais mais fracos as cores resultantes do teste e observar. 04. Quando uma espécie não apresenta coloração ao ser colocada na chama, pode afirmar que não está ocorrendo transição eletrônica? Justifique. R: Não. Pois ou a substância emite frequência de luz azul quando exposta à chama, como o cobalto, por exemplo. Como a chama é azul, não é facilmente visível a emissão de luz, ou a substância pode emitir frequência em uma faixa de luz não visível, como infravermelho e ultravioleta CONCLUSÃO Alcançou-se o objetivo da percepção da coloração da chama pelos cátions metálicos. Para esta experiência, as observações foram acompanhadas sem uma posterior consulta a Literatura, afim, de confirmar depois os dados obtidos, para os metais, não obteve-se êxito, pois nem todas as cores foramiguais as descritas pela literatura. REFERENCIAS * Ortiz, Jéferson A.; Maia, Daltamir; Alves, Mauro R.; Emeterio, Dirceu; Praticas de Laboratório para Engenharia, Ed. Átomo, São Paulo, Brasil, 2009. * http://pt.wikipedia.org * http://www.cq.ufam.edu.br * http://www.diaadia.pr.gov.br *BACCAN, N., GODINHO. E. S., ALEIXO, O. M. STEIN. E. Introdução à semimicroanalise qualitativa. Editora Unicamp Campinas – SP.1988.