Qual a explicação que se dá para as diferenças nas cores características dos vários sais estudados?

Licenciatura Plena em Química (Universidade de Cruz Alta, 2004)
Mestrado em Química Inorgânica (Universidade Federal de Santa Maria, 2007)

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O Teste da Chama é um importante método de identificação, principalmente de cátions metálicos, utilizado na análise química. Neste ensaio, ocorrem as interações atômicas através dos níveis e subníveis de energia quantizada. “Quando um objeto é aquecido, ele emite radiação, que pode ser observada através da sua cor. Um exemplo é o aquecimento de metais nas indústrias metalúrgicas, quando eles emitem uma cor vermelha intensa”1.

Considerando o átomo de potássio, onde 19K = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1, o elétron 4s1 é o mais externo, sendo que este pode ser facilmente elevado para o 4p, ocorrendo a excitação eletrônica. O elétron excitado apresenta tendência a voltar a seu estado normal, 4s1, emitindo um quantum de energia (fóton), que é uma quantidade de energia bem definida e uniforme. Neste caso obtemos uma coloração violeta da chama.

“De forma simplificada, observa-se que quando um elétron recebe energia ele salta para uma orbita mais externa. E a quantidade pacote de energia absorvida e bem definida (quantum) que é equivalente á diferença energética entre as camadas. E quando um elétron esta no estado excitado ele volta para a sua orbita estacionaria ele libera energia na forma de ondas eletromagnéticas (luz) de frequência característica do elemento desse átomo. Bohr então propõe que o átomo só pode perder energia em certas quantidades discretas e definidas, e isso sugere que os átomos possuem níveis com energia definida. Essas teorias de Bohr hoje são comprovadas a partir de cálculos e experimentos. Entre eles esta o teste da chama”2..

OBS: A amostra deve entrar em contato com a zona redutora da chama, sendo a coloração obtida na zona oxidante.

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL:

  1. Coloque o ácido clorídrico em um tubo de ensaio. Sempre trabalhe com HCl concentrado em capela.
  2. Acenda o bico de Bunsen e, com o auxílio da pinça de madeira, leve o fio de níquel-crômo ao fogo até que a chama não mude mais de cor.
  3. Caso haja presença de cor na chama, mergulhe a ponta do fio no ácido clorídrico.
  4. Passe a ponta do fio no cloreto de potássio, leve-o à chama e observe.
  5. Limpe o fio mergulhando-o novamente no ácido clorídrico.
  6. Repita o processo com os demais sais.

Na figura abaixo tem-se o procedimento experimental explicitado, na qual pode-se ver a sequência destes.

Qual a explicação que se dá para as diferenças nas cores características dos vários sais estudados?

Figura 1. Procedimento experimental de teste da chama.

OBSERVAÇÕES:

  • Podem-se usar outros sais que apresentem estes mesmos cátions, desde que não sejam tóxicos ou possam causar algum tipo de dano à integridade física dos operadores.
  • O cloreto de sódio normalmente contamina as demais amostras, adulterando os resultados; por este motivo, deve ser deixado por último.
  • As cores que devem ser obtidas nos ensaios são:
    • sódio – amarelo-alaranjado.
    • potássio – violeta-pálido
    • cálcio – vermelho-alaranjado
    • estrôncio – vermelho-sangue
    • bário – verde-amarelado
    • cobre – verde-azulado

Leia também:

  • Aplicações do teste da chama

Referências:
1. www.ebah.com.br/content/ABAAAAl2oAF/teste-chama-transicao-cores
2. www.ebah.com.br/content/ABAAABujcAH/teste-chama
RUSSELL, John B.; Química Geral vol.1, São Paulo: Pearson Education do Brasil, Makron Books, 1994.

Texto originalmente publicado em https://www.infoescola.com/quimica/teste-da-chama/

Os fogos de artifício deixam milhões de pessoas impressionadas graças às suas lindas cores brilhantes. Este efeito se deve à queima de diferentes elementos químicos. Cada íon existente na composição das substâncias utilizadas ou formadas na combustão da pólvora emite uma luz com uma cor característica (conforme pode se ver na tabela 1), quando submetidos à ação de uma chama. 

Elemento Químico Cor Característica
Arsênio Azul
Sódio Amarelo
Potássio Azul ou púrpura
Estrôncio Vermelho
Magnésio Branco ou prata
Lítio Vermelho ou maenta ("rosa choque")
Bário Verde
Ferro Dourado
Cálcio Amarelo
Alumínio Branco
Cobre Verde

Isso é explicado por meio do modelo atômico de Rutherford-Böhr. Segundo este modelo atômico, em um átomo existem apenas algumas órbitas circulares onde os elétrons permanecem, sendo que cada uma tem seu respectivo número de energia. Quando um elétron permanece em sua determinada órbita, diz-se que está em seu estado fundamental. Se ele passar para uma órbita mais externa, com maior nível de energia, tal elétron se encontrará em seu estado excitado ou ativado.

Porém, para que um elétron passe para um nível maior de energia ele precisa absorver um fóton (quantum de energia) de algum meio externo, como o calor do fogo, por exemplo. Nos fogos de artifício há um pavio que, ao ser acendido, inicia a combustão, fornecendo assim energia para os átomos de determinado elemento químico. Desse modo, o elétron “salta” de um nível de menor energia para um de nível superior.

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Entretanto, o estado fundamental é mais estável que o excitado, por isso, imediatamente este elétron retorna para a órbita anterior. Mas, para isso, ele precisa perder a energia que ganhou; e ele faz isso emitindo certa quantidade de energia radiante, sob forma de um fóton de comprimento de onda específico, relacionado com uma determinada cor.

Como cada elemento químico possui órbitas com níveis de energia com valores diferenciados, o fóton de energia emitido será diferente para cada um. Por isso, cada elemento químico emitirá uma cor característica. Desse modo, se for utilizado, por exemplo, oxalato de estrôncio (SrC 2 O4) ou nitrato de estrôncio ((Sr(NO3)2), será fornecido o íon Sr2+ e dará a cor vermelha; ou se for usado cloreto ou nitrato de cobre (C uCl2 e NH4Cu(NO3)3 ), será produzido o íns Cu2+ e fornecerá a cor verde ou azul.

Como se explica a formação de cores diferentes de acordo com o sal colocado na chama?

Quando o sal de cozinha (NaCl – cloreto de sódio) entra em contato com a chama da boca do fogão ocorre a absorção de energia pelos elétrons presentes no sal, passando para um estado superior de energia. Por não ser seu estado natural, ele retorna para o estado inicial emitindo a cor alaranjada.

Qual é a explicação para as diversas cores das chamas?

As reações incompletas produzem menor energia que a combustão completa. Isso explica a diferença entre as cores das chamas, pois a chama amarela, característica da combustão incompleta, é de menor energia. Já a chama azul é característica de uma combustão completa, com maior energia.

Qual a diferença entre fogo azul é amarelo?

Quanto à coloração da chama, essa indica a intensidade da mesma. A cor azul indica uma chama mais intensa, ou seja, mais quente. Já a cor amarela tendendo para o vermelho implica em uma chama mais fria.

Como funciona o fogo colorido?

A cor do fogo depende da temperatura em que ele queima A cor do fogo, na verdade, é resultado da cor da luz que ele emite. Essa luz é formada por fótons, partículas muito pequenas que se comportam como uma onda eletromagnética. Dependendo do comprimento dessa onda, ela terá uma coloração diferente.