Como é possível relacionar o teste da chama com o modelo de átomo?

Ouça este artigo:

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.

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/

Ouça este artigo:

No ensaio conhecido como teste da chama, ocorrem interações atômicas através dos níveis e subníveis de energia quantizada de um átomo de um cátion metálico. Considerando-se o átomo de potássio, por exemplo, onde o elétron 4s1 é o mais externo, este elétron pode ser elevado para um subnível mais externo quando sob uma fonte intensa de energia (calor), chegando a 4p1, ocorrendo assim a sua excitação eletrônica. O elétron excitado, entretanto, apresenta tendência a retornar ao seu estado natural de 4s1, emitindo um quantum de energia (fóton) quando em seu retorno ao subnível de menor energia, que é uma quantidade de energia bem definida e única para cada cátion metálico, a qual pode servir para a sua identificação. No caso do cátion potássio, obtém-se uma coloração violeta da chama, sendo esta a coloração capaz de identificar este cátion, uma vez que é devido à diferença de energia entre os subníveis 4s e 4p para o átomo em questão.

A figura mostrada abaixo resume este processo. A absorção de energia promove os elétrons periféricos para um estado de mais alta energia (estado excitado), no momento em que cessa essa adição de energia, esses elétrons retornam à sua posição de origem, devolvendo a energia recebida sob a forma de luz (que nós percebemos como cor).

Absorção e emissão de energia para o átomo.

Em 1913, Niels Bohr, após uma série de experimentações e ensaios matemáticos, elaborou três postulados muito importantes para a compreensão que temos hoje a respeito da estrutura atômica.

1. Enquanto o elétron está numa determinada orbita, sua energia é constante.
2. Se o elétron receber energia suficiente, ele saltará a uma orbita com energia superior.
3. Ao retornar a sua orbita de origem, o elétron emite, na forma de ondas eletromagnéticas, a mesma quantidade de energia absorvida.

Com relação ao teste da chama, os postulados de Bohr prestam-se muito bem ao se buscar uma explicação às observações. A queima de um sal metálico implica na promoção de elétrons, cujo retorno é revelado pela emissão de luz. Assim, um elétron pode passar de um nível para outro de maior energia, desde que absorva energia externa (ultravioleta, luz visível, infravermelho etc.). Quando isso acontece, dizemos que o elétron foi excitado e que ocorreu uma transição eletrônica. Já a transição de retorno deste elétron ao nível inicial se faz acompanhar pela liberação da energia na forma de ondas eletromagnéticas, como, por exemplo, a luz visível, que é percebida por nossos sentidos como uma coloração.

Referências:
FELTRE, Ricardo, Química Orgânica, Ed. Moderna, 6ª Edição, São Paulo, 2004.

PERUZZO, Francisco; CANTO, Eduardo Leite, Química na abordagem do Cotidiano, Ed. Moderna, 3ª Edição, São Paulo, 2003.

ATKINS, Peter; JONES, Loreta; Princípios de Química: questionando a vida moderna e o meio ambiente, Porto Alegre: Bookman, 2001.

Ilustração: http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/recursos/10951/TesteDeChama/Teste_de_Chama.html

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