PRACTICA No. 1 Identificacion De Cationes

PRACTICA No. 1

METODOS DE ENSAYO A LA FLAMA Y PERLAS DE BÓRAX PARA LA IDENTIFICACIÓN DE CATIONES

1. OBJETIVOS

Que el alumno:

Experimente el método de ensayo a la flama para la identificación de cationes mediante la coloración generada por su espectro de emisión.

Aplique el método de las parles de bórax para la identificación de cationes por medio de la coloración de la perla.

2. GENERALIDADES

Gran parte del conocimiento actual sobre la estructura electrónica de los átomos provino del análisis de la luz que emiten o absorben las sustancias, dicha luz forma parte de las radiaciones electromagnéticas así como las ondas de radio, la radiación infrarroja y los rayos. Cuando los sólidos se calientan, emiten radiación, como muestra el brillo rojo de los quemadores de una estufa eléctrica y luz blanca y brillante de una bombilla de tungsteno, la distribución de la longitud de onda de la radiación depende de la temperatura.

En 1900 el físico Alemán Max Planck, asumió que los átomos solo podían emitir o absorber energía en forma de paquetes discretos de cierto tamaño mínimo a los cuales llamo cuantos. Propuso que la energía , de un solo cuanto es igual a la constante de Planck (h) por la frecuencia (□) de la radiación.

E = h□

De acuerdo con la teoría de Planck, la materia puede emitir o absorber energía solo en múltiplos enteros de h□, por lo cual se establece que la energía esta cuantizada.

En 1905 Albert Einstein explico el efecto fotoeléctrico, asumiendo que la energía radiante al incidir sobre una superficie metálica no solo se comportaba como una onda, sino también como partícula a la que llamo fotón. Los fotones transfieren su energía al electrón del metal absorbiéndola lo que provocaba que el electrón se libere.

El trabajo de Planck y Einstein prepararon el camino para comprender como se acomodan los electrones en los átomos. En 1913, el físico Danés Niels Bohr ofreció una explicación teórica sobre los espectros de líneas en función del átomo de hidrogeno, en el que describa al electrón girando alrededor de su núcleo en orbitas circulares. Esto sugiere que los electrones solo pueden ocupar ciertas orbitas discretas y que estos absorben o emiten energía en cantidades definidas conforme se desplazan de una órbita a otra.

Por lo tanto, cada orbita corresponde a un nivel de energía definido del electrón y cuando un electrón pasa de un estado de baja energía a uno de alta, este absorbe una cantidad definida (o cuantizada) de energía. Cuando un electrón regresa al nivel energético original emite exactamente la misma cantidad de energía que absorbió al ir del nivel bajo de energía al de mayor energía.

El átomo excitado puede deshacerse de este exceso de energía emitiendo luz de una frecuencia específica, a menudo en la región visible. En los fuegos artificiales la energía necesaria para excitar a los electrones viene de la reacción entre el oxidante y el combustible.

Los colores amarillos delos fuegos artificiales se deben a la emisión de radiación de longitud de onda de 589nm de los átomos de sodio. Los colores rojos vienen de las sales de estroncio que emiten en los 606 nm y entre los 636 nm a los 688 nm. Este color rojo es el de las llamas de seguridad que se encienden, en ocasiones en las autopistas. Las sales de bario dan un color verde en los fuegos artificiales que se deben a una serie de líneas de emisión entre los 505 y 535 nm, sin embargo un buen color azul es difícil de obtener. Las sales de cobre dan color que emiten en la región entre los 420 y 460 nm.

Usando un elemento absorbe suficiente energía, de una flama; o un arco eléctrico, por ejemplo, emite energía radiante a lo que se llama espectro de llama, aunque cualquier elemento puede calentarse hasta la incandescencia, algunos solo tienen que calentarse en la flama de un mechero de Bunsen para que emitan una luz de color característico. Algunos de estos elementos son el potasio, el sodio, el calcio y el estroncio. Uno de los métodos más convenientes para identificar estos elementos consiste en tomar una muestra del compuesto en estado sólido con ayuda de un alambre de nicromo y llevarla directamente a la flama del mechero, en la cual se producirá el color (espectro) característico del elemento presente.

Un determinado elemento puede identificarse al comparar el color a la flama con la información referida de bibliografía como la siguiente:

Propuesta de tabla 1

Elemento Color de la flama Elemento Color de la flama

Litio Rojo Carmín Cesio Azul

Sodio Amarillo Calcio Naranja

Potasio Violeta Estroncio Rojo/Rosa

Cobre Azul/verde Bario Verde

En algunos casos el color resultante es similar entre varios elementos, por ejemplo el estroncio y el litio, por lo que se requiere una confirmación por el otro método. Un método para confirmar la identificación en la flama del mechero de Bunsen, es aplicando el método de las perlas de bórax en donde se obtiene una masa vidriosa, que fácilmente disuelve los óxidos metálicos, dando coloración característica de acuerdo con el metal que contiene el óxido o la sal.

Nombre del metal Color de la perla

Zona oxidante Color de la perla

Zona reductora

Cobalto Azul Violeta Azul Morado

Cromo Verde esmeralda Verde obscuro

Litio Gris/Verde Transparente Gris Transparente

Cobre Verde Transparente Azul Transparente

Tabla de resultados Ensayo de la flama

Muestra Color de la flama Nombre del catión

1 Rojo Carmín Litio

2 Amarillo-Naranja Sodio

3 Lila Estaño

4 Nada-Anaranjado Calcio

5 Nada-Verde Azul Cobre

6 Verde Limón Bario

Ensayo con la perla de bórax

Muestra Color de la perla

Zona oxidante Color de la perla

Zona reductora Nombre del catión

1 Azul Violeta Azul Morado Cobalto

2 Verde esmeralda Verde obscuro Cromo

3 Gris/Verde Transparente Gris Transparente Litio

4 Azul claro Transparente Estaño

5 Verde Transparente Azul Transparente Cobre

6 Verde transparente Verde transparente Bario

Material y Equipo

Cantidad Material Ilustración

2 Mecheros de Bunsen

2 Cajas de Petri

2 Alambres de Nicromio

2 Vasos de Precipitados de 100ml

1 Caja de cerrllos

Reactivos

Solución de Ácido Clorhídrico (HCl)

Tetraborato de sodio cristalino (Borax) puro

Cloruros de los siguientes cationes: cobre, cobalto, cromo, bario, calcio, estroncio, potasio,

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