El Mechero Y Ensayos A La Llama

Resumen

Un mechero es un instrumento utilizado en los laboratorios científicos para calentar o esterilizar muestras o reactivos químicos. El mechero Bunsen es una de las fuentes de calor más sencillas del laboratorio y es utilizado para obtener temperaturas no muy elevadas. Todas las llamas presentan zonas reductoras y oxidantes, es decir, dos partes diferenciadas: el cono interior, brillante y reductor, de combustión incompleta y baja temperatura y el cono exterior, incoloro, oxidante y de gran poder calorífico, donde se produce una combustión completa.

En este caso vamos a utilizar el mechero para realizar ensayos a la llama. El fundamento de estos ensayos se basa cómo un átomo es capaz de absorber diferentes tipos de energía, térmica y luminosa especialmente, que le conducen a una serie de estados excitados. Existe una tendencia a recuperar con rapidez el estado fundamental, y, la consecución de "volver al equilibrio" se realiza en este caso a través de la emisión de radiación.

Puesto que los estados excitados posibles son peculiares de cada especie, también lo serán las radiaciones emitidas en su desactivación. El tipo de radiación emitida dependerá de la diferencia entre los estados excitados y el fundamental, de acuerdo con la ley de Planck. De esta manera, un determinado elemento da lugar a una serie de radiaciones características que constituyen su espectro de emisión, que puede considerarse como su "huella dactilar" y permite por tanto su identificación.

Introducción

Uno de los métodos más tradicionales de ensayo en un laboratorio químico (y tal vez uno de los primeros métodos de análisis químicos desarrollados, pues ya se llevaba a cabo en el siglo XVII) es el ensayo a la llama de las sustancias. Se trata de un ensayo de tipo cualitativo que nos permite observar los distintos colores que adopta la llama cuando entra en contacto con ciertos elementos. El espectro de emisión de un elemento químico es característico y único para dicho elemento. Como se explicó anteriormente, cuando un átomo excitado regresa a su estado fundamental la energía que absorben se convierte en longitudes de onda y se libera energía en forma de luz. Debido a que los elementos tienen diferente carga nuclear, diferente tamaño y diferente número de electrones, es razonable concluir que cada elemento está caracterizado por un espectro atómico, el cual es diferente al de cualquier otro elemento.

Haciendo uso del mechero vamos a observar este fenómeno tan interesante, y al finalizar los experimentos se podrá identificar fácilmente la presencia de un elemento en una muestra, sólo con observar la coloración que adopta la llama al tener contacto con la misma.

También se observarán las características de una llama oxidante y una reductora, así como las diferencias que existen entre ellas.

Experimentos

Experiencia 1: Combustión completa y parcial en la llama del mechero: diferencias.

En este experimento se observará qué características adopta la llama del mechero al abrir y cerrar las ventanas de aire del mismo.

Ventanas de aire cerradas: Se enciende el mechero con las ventanas de aire cerradas, se pasa un vidrio de reloj 5 cm por encima con movimientos circulares constantes y se observa qué sucede.

Ventanas de aire abiertas: Se abren las ventanas del mechero, se repite lo anterior con un vidrio de reloj limpio se observa qué sucede.

Cono interno: En esta parte del experimento se evaluará la temperatura en distintas zonas de la llama del mechero. Primero, se introduce un fósforo en el centro del cono interno, y luego otro fósforo en el manto. Se observa lo que ocurre y se hacen comparaciones.

Experiencia 2: Observación de espectros de emisión de los elementos

En este experimento se observará la coloración de la llama generada al introducir en el mechero una pequeña cantidad de solución salina.

Antes de iniciar esta experiencia se llena un vaso de precipitado de 250 mL con agua corriente con el fin de disponer de un reservorio para apagar inmediatamente los hisopos en caso de que se enciendan.

Blanco de reactivos: Queremos usar como blanco al agua destilada, es decir, como referencia, sin estar en conjunto con algún compuesto o elemento que pueda generar algún color a la llama. Se humedece la punta de un hisopo con agua destilada, y se introduce la punta del hisopo en la base de la llama y se mueve rápidamente al cono superior. Procedemos a observar el color de la llama.

Ensayos de reactivos: Se estudiarán soluciones de NaCl, NaHCO3, NaOH, HCl, NH4Cl. Se deposita una pequeña cantidad de la solución en un vidrio de reloj, se humedece un hisopo y se introduce en la llama, moviéndolo ascendentemente desde el cono interior hasta el manto. Se observa el color y otras características de la llama.

Experiencia 3: Ensayos a la llama de varias sales

En este experimento se evalúa la coloración impartida a la llama por varias sales. Los compuestos a estudiar serán SrCl2, KCl, CuCl2, CaCl2, BaCl2, H3BO3. Se realizan ensayos a la llama de cada uno de los compuestos anteriores, de acuerdo a la técnica explicada y utilizada en la experiencia 2, y se observan las distintas características de la llama.

Experiencia 4: Identificación de una muestra problema

En este experimento se determinará la identidad de la especie presente en una muestra problema, usando como herramienta para ello los experimentos realizados anteriormente y sus observaciones.

Observaciones

Experiencia 1. Partes A y B.

Prueba Características de la llama Observación del vidrio de reloj

Ventanas de aire cerradas Presenta una coloración amarilla en la parte superior, y azul en la parte inferior. Es brillante. Adopta una coloración oscura, es decir, el vidrio ennegrece. Residuos.

Ventanas de aire abiertas La llama cambia a ser totalmente azulada, y la envuelve una tonalidad incolora. También presenta una coloración amarilla a los lados y en la parte superior, la cual no es muy persistente.

Permanece totalmente limpio. Sin residuos.

Experiencia 1. Parte C.

Prueba Observaciones

Fósforo en el cono interior El fósforo se calienta, pero no llega a encenderse.

Fósforo en el manto El fósforo se enciende inmediatamente.

Experiencia 2. Partes A y B.

Muestra Color Intensidad Otras observaciones

Agua destilada Incoloro. Baja. Ninguna.

NaCl Amarillo. Muy alta. A veces se presenta una coloración naranja.

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