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Introdução
Toda matéria é formada por átomos, e estes por prótons, nêutrons e
elétrons. O número de prótons e nêutrons é estável nos elementos químicos,
a não ser que ocorra reação nuclear. No entanto, o número de elétrons não é
estável, sendo assim, alguns elementos químicos são encontrados na forma de
íons. Quando perdem elétrons, são chamados de cátions e quando ganham
elétrons, são denominados de ânions.
Interessado na distribuição e no movimento dos elétrons no átomo Niels
Bohr, partindo do modelo atômico de Ernest Rutherford, postulou um novo
modelo atômico, conhecido como modelo atômico de Bohr.
De acordo com o modelo atômico de Bohr os elétrons descrevem ao redor
do núcleo órbitas circulares, com energia fixa e determinada (quantizada).
Quando o elétron recebe energia suficiente do meio exterior ele salta de
uma órbita para outra. Após receber esta energia o elétron tende a voltar
para a órbita de origem, devolvendo a energia recebida na forma de luz ou
calor. O modelo atômico de Bohr possui diversas limitações, e atualmente
não é aceito, pois se sabe que os elétrons não descrevem uma órbita
circular em torno do núcleo e sim que eles possuem propriedades
ondulatórias e de partículas, porém, este modelo serviu como base para
desenvolvimento de modelos atuais em que o conceito de energia quantizada
(pacotes de energia) ainda é aceito.
Deste modo, a identificação de alguns elementos é possível através da
excitação dos elétrons, pois os íons quando são excitados de alguma forma
emitem luz, seja no espectro do visível ou não. Cada íon emite uma
determinada radiação de comprimento de onda característico.
Objetivo
Identificação de alguns metais através da radiação visível emitida
quando os elétrons do metal são excitados através de contato com a chama do
Bico de Bunsen, devido à energia recebida na forma de calor.
Materiais e Métodos
Foram utilizados frascos vaporizadores contendo soluções do metal de
interesse, e esta solução foi borrifada na chama do Bico de Bunsen.
A chama do Bico de Bunsen foi regulada para que ficasse com coloração
azulada, de modo a facilitar a visualização da cor da radiação emitida
pelos metais analisados.
Foram utilizadas as soluções dos seguintes metais: cloreto de
potássio (KCl), cloreto de bário (BaCl2), sulfato de cobre II (CuSO4),
cloreto de cálcio (CaCl2), cloreto de estrôncio (SrCl2), cloreto de lítio
(LiCl), cloreto de sódio (NaCl), sulfato de níquel (NiSO4), nitrato de
chumbo (Pb(NO3)2) e mistura de cloreto de sódio (NaCl) e cloreto de
potássio (KCl), sendo que para melhor visualização desta última, foi
utilizado vidro de cobalto.
Para uma melhor higienização da bancada do laboratório, foram
utilizadas folhas de papel sulfite colocadas atrás da chama de modo que a
solução ao ser borrifada ao invés de molhar a bancada molhasse o papel.
Resultados e Discussão
As soluções foram borrifadas na chama do bico de Bunsen, e foram
obtidos os resultados apresentados na tabela a seguir:
"Solução analisada: "Cor observada: "Cor descrita na "
" " "literatura: "
"SrCl2 "Vermelho "Vermelho "
"NaCl "Laranja "Amarelo "
"BaCl2 "Amarelo "Verde "
"CuSO4 "Verde "Azul "
"CaCl2 "Vermelho alaranjado "Vermelho "
"LiCl "Vermelho vinho "- "
"Pb(NO3)2 "Laranja "- "
"NiSO4 "Laranja "- "
"KCl "Lilás "Violeta "
"KCl + NaCl "Lilás "Carmesim "
Para visualização das cores o grupo apresentou algumas dificuldades,
de modo que o auxílio do vidro de cobalto foi útil, pois a visualização da
mistura de cloreto de potássio e sódio apresentava cor laranja, ao observar
através do vidro de cobalto foi possível visualizar a cor lilás, uma vez,
que o vidro de cobalto absorveu a cor laranja. Isto se deve ao fato de que
a coloração do sódio mascarar a do potássio, e o vidro de cobalto absorver
a cor emitida pelo sódio.
O teste de chama é um teste simples de ser realizado e permite obter
informações qualitativas sobre a amostra que está sendo analisada, pois
cada elemento emite uma radiação de comprimento de onda característico.
Este teste é limitado, pois não são todos os íons que ao serem
excitados emitem radiação de comprimento de onda no espectro do visível, e,
além disso, como a percepção das cores não é algo preciso, é subjetivo,
erros de detecção do íon analisado podem ocorrer. Tanto que na literatura
pesquisada, o átomo de sódio ao ser excitado emite luz amarela, e no
entanto, a luz observada pelo grupo foi laranja. Este dado pode indicar
também impurezas na solução.
Deste modo, a única forma confiável de empregar ensaios de chama em
análise é separando a luz em suas cores componentes com o auxílio de um
espectroscópio.
O teste de chama é utilizado para a identificação de cátions, pois
todas as soluções analisadas continham ânions e cátions, algumas continham
o ânion cloreto, enquanto que outras continham o ânion nitrato e sulfato;
como as cores observadas são condizentes com cor do cátion presente na
solução, uma vez que se aproximam das cores descritas na literatura,
conclui-se que os ânions presentes nos sais não emitem radiação no espectro
do visível.
Através deste teste, é possível entender o porquê os fogos de
artifício são coloridos. Os fogos de artifício utilizam sais de diferentes
metais misturados com pólvora, que ao serem detonados, o calor da explosão
faz com os elétrons dos metais utilizados se excitem e ao retornarem ao
estado de origem (nível de menor energia) emitem luz de comprimento de onda
característico.
Conclusão
Através deste teste foi possível compreender melhor os conceitos de
orbitais, níveis de energia e de energia quantizada. O experimento atingiu
o objetivo de identificação de metais através da radiação visível emitida
quando os elétrons do metal foram excitados.
Referências bibliográficas
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