Concetti Chiave
- Per avviare l'esperimento, accendere il becco Bunsen e regolare la fiamma per ottenere un cono azzurro, quindi preparare l'acido cloridrico nel beker.
- Ogni sostanza analizzata produce una fiamma di colore e forma distinti, come il calcio che passa da rosso mattone a arancione e il potassio che genera una fiamma lilla uniforme.
- La pulizia dell'ansa viene verificata riscaldandola nell'acido cloridrico; se non si producono fiammelle, l'ansa è considerata pulita.
- L'acido cloridrico separa i cationi e anioni nelle sostanze, facilitando l'analisi degli elementi durante l'esperimento.
- La colorazione della fiamma è influenzata dalla disposizione degli elettroni e dalla loro eccitazione, rilasciando energia visibile quando tornano all'orbita originale.
Indice
Preparazione dell'esperimento
Per cominciare aprire il gas e accendere il becco bunsen con l’accendino, subito dopo rendere la fiamma ossidante, tende così a formarsi una sorta di cono azzurro. Versare dell’acido cloridrico nel beker e se ne si vuole diminuire la tossicità, diluirlo con dell’acqua. Verificare poi la pulizia dell’ansa intingendone il filo metallico nell’acido: se questo si riscalda semplicemente senza produrre alcun tipo di fiammella, allora l’ansa è pulita. In seguito con la punta della bacchetta prendere un piccola quantità di una delle sostanze da analizzare dai vetri di orologio e posizionarla sulla cima della fiamma del becco bunsen, prestando attenzione a non toccare in alcun modo lo stesso, altrimenti l’esperimento potrebbe essere compromesso. Dopo aver osservato il fenomeno, ripulire l’ansa e ripetere lo stesso processo con tutti gli altri sali. Se alcuni presentassero difficoltà nell’essere rimossi, perciò detti dalla colorazione persistente, utilizzare la carta vetrata.
Osservazioni sui sali
Sottoponendo le sostanze alla fiamma, queste, tranne il magnesio, creano delle fiamme proprie di colori e forme simili e diversi in base all’elemento che la compone. Si notano i seguenti dati per elemento:
-zinco: la fiamma è a sprazzo, ossia non è uniforme, pare formare piccole fiammelle distinte in tutta la sua interezza dal colore bianco con sfumature gialle;
-calcio: la fiamma è uniforme e inizialmente dal colore rosso mattone, poi diviene arancione;
-magnesio: crea delle particolari scintille, che ricordano quelle delle stelle di Capodanno;
-bario, persistente: la fiamma inizialmente sembra verde per poi tendere all’arancione;
-stronzio, facile da pulire: solamente la base della fiamma è a sprazzi e il colore è rosso accesso arancionato;
-rame: analizzate diverse sostanze che presentano minime differenze, generalmente il colore della fiamma è verde e la sua base è leggermente a sprazzo;
-potassio: la fiamma è uniforme e lilla;
-litio, persistente: la fiamma è uniforme e dal color porpora.
Analisi degli elementi
Per concludere, al fine dell’esperimento si devono analizzare gli elementi contenuti nei sali, perciò si intinge l’ansa nell’acido cloridrico che possiede un effetto separatore in quanto divide la parte positiva della sostanza, su cui si concentrerà l’esperienza e detta catione perché composta da ioni positivi, e la parte negativa non sempre metallica, detta anione perché presenta ioni negativi.
Sottoponendo in seguito l’elemento alla fiamma, si va ad eccitare l’involucro elettronico più esterno dei suoi atomi. Così si verifica il secondo postulato di Bohr, il quale afferma che gli elettroni, dopo aver ricevuto una determinata quantità di energia, tendono a spostarsi su un’orbita più lontana dal nucleo, perciò di energia maggiore, per restarci per un lasso di tempo infinitesimale, prima di ritornare nell’orbita di partenza, rilasciando l’energia assorbita mediante onde elettromagnetiche. E’ noto che queste abbiamo due caratteristiche principali che le definiscono: lunghezza d’onda e frequenza, quest’ultima e l’energia sono proporzionali e il loro rapporto è definito dalla legge di Planck.
Principio del saggio alla fiamma
Quindi gli elettroni liberano una quantità discreta di energia, a cui corrisponde una determinata frequenza che se cade nel visibile, ossia nelle radiazioni percepibili dall’occhio umano, è responsabile della colorazione e della forma della fiamma. Allora si può dire che forma e colore dipendono indirettamente dalla disposizione degli elettroni lungo gli orbitali, regioni di spazio attorno al nucleo atomico con alte probabilità di passaggio di un elettrone, definita configurazione elettronica. Infatti nell’involucro elettronico più esterno del bario, che appartiene al secondo gruppo della tavola periodica, troviamo due elettroni, uno dei due viene eccitato per primo mostrandoci una colorazione verdastra, invece il secondo ci mostra in seguito l’arancione. Stessa cosa, ma con colori diversi, avviene per il calcio.
Il principio del saggio alla fiamma è alla base dei spettacolari giochi di luce dei fuochi d’artificio.
Domande da interrogazione
- Qual è il primo passo per preparare l'esperimento con il becco Bunsen?
- Come si verifica la pulizia dell'ansa metallica prima di iniziare l'analisi dei sali?
- Quali colori di fiamma si osservano per il calcio durante l'esperimento?
- Cosa accade agli elettroni degli atomi quando vengono sottoposti a una fiamma?
- Qual è il principio alla base della colorazione della fiamma durante il saggio?
Il primo passo consiste nell'aprire il gas e accendere il becco Bunsen con l'accendino, regolando la fiamma in modo che diventi ossidante e formi un cono azzurro.
Si verifica intingendo l'ansa nell'acido cloridrico; se si riscalda senza produrre fiammelle, l'ansa è considerata pulita.
La fiamma del calcio è inizialmente di colore rosso mattone e poi diventa arancione.
Gli elettroni assorbono energia e si spostano su orbite più lontane dal nucleo, per poi tornare alla loro orbita originale rilasciando energia sotto forma di onde elettromagnetiche.
La colorazione della fiamma dipende dalla configurazione elettronica degli atomi; gli elettroni, eccitati dalla fiamma, rilasciano energia che determina il colore visibile.
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