I SAGGI ALLA FIAMMA

I SAGGI ALLA FIAMMA

PREMESSE TEORICHE:

è necessario verificare, attraverso saggi alla fiamma, che gli elettroni di atomi di alcuni elementi esposti ad alte temperature acquistano energia e saltano a livelli energetici superiori e che poi, tornando ai loro livelli energetici di partenza, emettono l'energia acquisita sotto forma di onde elettromagnetiche. Alcune di queste onde sono visibili ed è quindi possibile riconoscere l'elemento sottoposto a sperimentazione.

Esperienza eseguita a luci spente e finestre aperte.

Materiali occorrenti:

Una piastrina in ceramica con incavi numerati sulla quale sono stati predisposti otto cloruri di vari elementi secondo il seguente ordine:

1. BARIO  2. POTASSIO 3. CALCIO

4. LITIO    5. STRONZIO 6. COBALTO

7. RAME    8. SODIO

Un becker riempito con una soluzione di acido cloridrico (HCl)

Due provette vuote riempite man mano con HCl e un porta provette

Un'asta porta filo e un filo di nickel-cromo

Un bunsen a metano

OBIETTIVI:

Dimostrare l'esistenza, nella struttura atomica, di diversi livelli di energia degli elettroni

Identificare gli ioni metallici dal colore della fiamma emesso dai cloruri

TEMPO DI ESECUZIONE:

50 minuti

INIZIO ESPERIENZA:

Creo un'ansa sul filo di nickel-cromo posizionato sull'asta porta filo dopo averla riscaldata sulla fiamma del bunsen

Inumidisco l'ansa nell'acido cloridrico e la riscaldo sulla fiamma per pulirla fino a quando diventa incandescente (questa operazione è ripetuta dopo il saggio di ogni elemento)

Prelevo con l'ansa dalla piastra di ceramica uno alla volta gli otto cloruri e li posiziono sulla fiamma secondo il seguente ordine:

BARIO (Ba²⁺)    6 livelli energetici

Colore della fiamma: giallo-verde

Durata: breve

Pulisco l'ansa con due lavaggi

POTASSIO (K⁺) 4 livelli energetici

Colore della fiamma: viola pallido

Durata: lunga

Pulisco l'ansa con due lavaggi

LITIO (Li⁺)  2 livelli energetici

Colore della fiamma: rosso carminio

Durata: lunga e persistente

Pulisco l'ansa con quattro lavaggi

STRONZIO (Sr²⁺) 5 livelli energetici

Colore della fiamma: rosso scarlatto

Durata: breve ma persistente

Pulisco l'ansa con quattro lavaggi

COBALTO (Co²⁺)    4 livelli energetici

Colore della fiamma: giallo intenso/blu*

Durata: breve

Pulisco l'ansa con due lavaggi

[*il cloruro di cobalto (CoCl₂) a contatto con la fiamma dà una colorazione gialla, quando però lo ione Cl^- si sposta, lo ione Co²⁺ acquista due elettroni e diventa Co metallico che ha una colorazione blu; questo fa sì che la fiamma da gialla passi a blu per un breve periodo di tempo.]

RAME (Cu²⁺)  4 livelli energetici

Colore della fiamma: verde-azzurro

Durata: lunga

Pulisco l'ansa con due lavaggi

SODIO (Na⁺)**  3 livelli energetici

Colore della fiamma: giallo cadaverico intenso

Durata: media e persistente

Pulisco l'ansa con tre lavaggi

CALCIO (Ca²⁺)**    4 livelli energetici

Colore della fiamma: rosso mattone

Durata: molto lunga e molto persistente

Pulisco l'ansa con cinque lavaggi

[**abbiamo lasciato sodio e calcio per ultimi perché sono i due cloruri più persistenti e più difficili da pulire, in questo modo abbiamo voluto evitare di inquinare gli altri cloruri meno persistenti.]

Al termine dell'esperienza abbiamo svuotato l'acido cloridrico in un lavandino, abbiamo gettato i cloruri e i fili di nickel-cromo nella spazzatura e abbiamo spento il bunsen.

OSSERVAZIONI E CONSIDERAZIONI:

Maggiore è il numero di livelli energetici maggiore è l'energia sprigionata dal salto dell'elettrone.

Il litio (fiamma rossa) e il sodio (fiamma gialla) hanno una fiamma fredda e monocromatica

Il potassio ha una fiamma monocromatica calda (viola)

Calcio, stronzio e rame hanno invece una fiamma policromatica che, per calcio e stronzio comprende uno spettro elettromagnetico che va dal rosso all'arancione, mentre per il rame dal giallo al verde.

CONCLUSIONI:

È possibile riconoscere uno ione metallico dal colore dello spettro elettromagnetico emesso

È possibile riconoscere l'energia sprigionata dall'elettrone in salto in base anche al numero di livelli energetici dell'elemento.