Χρώματα και διαδικασία δοκιμής φλόγας (Χημεία)
Η δοκιμή φλόγας είναι μια τεχνική αναλυτικής χημείας που βοηθά στον εντοπισμό στοιχείων σε δείγματα με βάση τα χαρακτηριστικά φάσματα εκπομπής τους. Κυρίως η δοκιμή φλόγας ανιχνεύει μεταλλικά ιόντα, αλλά και ορισμένα αμέταλλα χρωματίζουν τις φλόγες.
Πώς λειτουργεί η δοκιμή φλόγας
Η βασική προϋπόθεση είναι ότι η θερμότητα από μια φλόγα δίνει στα άτομα αρκετή ενέργεια ώστε τα ηλεκτρόνια τους να διεγερθούν. Η πτώση σε μια πιο σταθερή ενεργειακή κατάσταση περιλαμβάνει την απελευθέρωση φωτονίων. Αυτά τα φωτόνια έχουν μια συχνότητα (ανοιχτό χρώμα) που είναι χαρακτηριστικό του στοιχείου.
Ωστόσο, δεν απελευθερώνουν όλα τα στοιχεία φως στο ορατό τμήμα του φάσματος. Ορισμένα στοιχεία δεν αλλάζουν καθόλου το χρώμα της φλόγας. Για παράδειγμα, ο χρυσός, το ασήμι, η πλατίνα και το παλλάδιο δεν δίνουν αποτέλεσμα δοκιμής φλόγας. Ωστόσο, ορισμένα από αυτά τα μέταλλα παράγουν σπινθήρες στη φλόγα και άλλα αποθέτουν καθαρό μέταλλο σε μια επιφάνεια.
Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της δοκιμής φλόγας
Η δοκιμή φλόγας προσφέρει τόσο πλεονεκτήματα όσο και μειονεκτήματα ως αναλυτική τεχνική.
Πλεονεκτήματα
- Εξαιρετικά γρήγορο και εύκολο
- Απαιτείται μόνο ένα μικροσκοπικό δείγμα
- Καλός στην εξάλειψη πιθανών στοιχείων σε ένα δείγμα
- Οπτικά ελκυστικό, επομένως είναι εξαιρετικό στο να αυξήσει το ενδιαφέρον των μαθητών για την επιστήμη
Μειονεκτήματα
- Δεν προσδιορίζει οριστικά δείγμα
- Τα αποτελέσματα είναι υποκειμενικά
- Τα αποτελέσματα είναι πολύ ευαίσθητα σε μόλυνση, ιδιαίτερα από νάτριο
- Διάφορα στοιχεία δίνουν περίπου τα ίδια χρωματικά αποτελέσματα
- Μερικά δείγματα αποδίδουν φωτεινότερα χρώματα από άλλα
- Τα αποτελέσματα ποικίλλουν κάπως ανάλογα με την ακριβή χημική σύνθεση του δείγματος και του καυσίμου
- Ποιοτική και όχι ποσοτική τεχνική
- Δεν λειτουργεί με εξαιρετικά αραιωμένα δείγματα
Η δοκιμή σφαιριδίων είναι μια σχετική τεχνική. Οι καλύτερες τεχνικές περιλαμβάνουν τη φωτομετρία φλόγας, τη φασματοσκοπία εκπομπής φλόγας και τη φασματοσκοπία απορρόφησης φλόγας. Ωστόσο, αυτές οι μέθοδοι είναι αρκετά πιο ακριβές.
Πώς να κάνετε τη δοκιμή φλόγας
Υπάρχουν διάφοροι τρόποι εκτέλεσης της δοκιμής φλόγας.
- Διαλύστε το δείγμα σε νερό ή άλλο διαλύτη, μουλιάστε έναν ξύλινο νάρθηκα στο υγρό και αφήστε τον να στεγνώσει.
- Βυθίστε ένα σύρμα Nichrome σε ένα στερεό ή υγρό δείγμα.
- Φτιάξτε μια πάστα από ένα στερεό δείγμα με υδροχλωρικό οξύ (HCl) και βυθίστε έναν νάρθηκα ή ένα σύρμα στην πάστα.
- Βυθίστε μια μπατονέτα στο δείγμα. (Αυτή η μέθοδος είναι επιρρεπής σε μόλυνση με νάτριο.)
- Διαλύστε το δείγμα σε μικρή ποσότητα μεθανόλης. Βουτήξτε λίγο σφουγγάρι μελαμίνης (π.χ. Magic Eraser) στο δείγμα.
Οι επιλογές για τη φλόγα περιλαμβάνουν φλόγα κεριού, φλόγα καυστήρα Bunsen ή φλόγα αερίου.
Βασικά, βυθίζετε ένα σύρμα ή νάρθηκα σε ένα στερεό δείγμα ή το διάλυμά του και εκθέτετε το δείγμα σε μια άχρωμη φλόγα. Η προβολή των αποτελεσμάτων μέσα από ένα γυαλί μπλε κοβαλτίου φιλτράρει το υπερβολικό κίτρινο χρώμα και κάνει την αναγνώριση λίγο πιο εύκολη. Μόλις αποκτήσετε ένα χρώμα, συγκρίνετε το με έναν πίνακα χρωμάτων δοκιμής φλόγας.
Κάντε έγχρωμη φωτιά
Η δοκιμή φλόγας είναι η βάση για χρώματα πυροτεχνημάτων, χρωματιστά μπουκάλια σπρέι φωτιάς και χρωματιστές φωτιές.
Πίνακας χρωμάτων δοκιμής φλόγας
Αυτός είναι ένας πίνακας χρωμάτων δοκιμής φλόγας, ταξινομώντας τα στοιχεία αλφαβητικά ανά σύμβολο.
| Σύμβολο | Όνομα | Χρώμα |
|---|---|---|
| Al | Αλουμίνιο | Ασημί-λευκό |
| Όπως | Αρσενικό | Μπλε |
| B | Βόριο | Φωτεινό πράσινο |
| Ba | Βάριο | Ανοιχτό πράσινο μήλο |
| Be | Βηρύλλιο | Λευκό |
| Bi | Βισμούθιο | Γαλάζιο |
| Γ | Άνθρακας | Πορτοκαλί |
| Περίπου | Ασβέστιο | Κόκκινο τούβλο |
| Cd | Κάδμιο | Κόκκινο τούβλο |
| Ε | Cerium | Κίτρινο |
| Co | Κοβάλτιο | Ασημί λευκό |
| Cr | Chromium | Ασημί λευκό |
| Cs | Κήσιο | Μπλε βιολετί |
| Cu(I) | Χαλκός(I) | Γαλαζοπράσινο |
| Cu(II) | Χαλκός(II) | Πράσινο (μη αλογονίδιο) έως μπλε-πράσινο (αλογονίδιο) |
| Ge | Γερμανία | Απαλό μπλε |
| Fe(II) | Σίδερο(II) | Χρυσός |
| Fe(III) | Σίδερο(III) | Καφέ πορτοκαλί |
| H | Υδρογόνο | Απαλό μπλε |
| Hf | Hafnium | Λευκό |
| Hg | Ερμής | Κόκκινο |
| Σε | Ινδίου | Μπλε λουλακί |
| Κ | Κάλιο | Λιλά |
| Li | Λίθιο | Κόκκινο καρμίνης |
| Mg | Μαγνήσιο | Άχρωμο έως λευκό |
| Mn(II) | Μαγγάνιο(II) | Κιτρινοπράσινο |
| Mo | Μολυβδαίνιο | Κιτρινοπράσινο |
| Όχι | Νάτριο | Φωτεινό κίτρινο |
| Σημ. | Νιόβιο | Πράσινο ή μπλε |
| Ni | νικέλιο | Άχρωμο έως ασημί λευκό |
| P | Φώσφορος | Απαλό γαλαζοπράσινο |
| Pb | Επικεφαλής | Γαλανόλευκο |
| Ra | Ράδιο | Βυσσινί κόκκινο |
| Rb | Ρουβίδιο | Μοβ κόκκινο |
| Sb | Αντιμόνιο | Απαλό πράσινο |
| Sc | Scandium | Πορτοκαλί |
| Δείτε | Σελήνιο | Γαλάζιο |
| Sn | Tin | Γαλανόλευκο |
| Sr | Στρόντιο | Βυσσινί ή κόκκινο κόκκινο |
| Τα | Τάνταλο | Μπλε |
| Te | Τελλούριο | Απαλό πράσινο |
| Τι | Τιτάνιο | Ασημί-λευκό |
| Tl | Θάλλιο | Αληθινό πράσινο |
| V | Βανάδιο | Κιτρινοπράσινο |
| W | Βολφράμιο | Πράσινο |
| Ν | Ύττριο | Κόκκινο:καρμίνι, κόκκινο ή βυσσινί |
| Zn | Ψευδάργυρος | Άχρωμο έως μπλε-πράσινο |
| Zr | Ζιρκόνιο | Θαμπό κόκκινο |
Αναφορές
- Barrow, R. F.; Caldin, E. F. (1949). «Μερικές Φασματοσκοπικές Παρατηρήσεις στις Πυροτεχνικές Φλόγες». Πρακτικά της Φυσικής Εταιρείας . Ενότητα Β. 62 (1):32–39. doi:10.1088/0370-1301/62/1/305
- Λάντις, Άρθουρ Μ.; Davies, Malonne I.; Landis, Linda; Thomas, Nicholas C. (2009). «Δοκιμές φλόγας «Magic Eraser». Journal of Chemical Education . 86 (5):577. doi:10.1021/ed086p577
- Patnaik, Pradyot (2002). Εγχειρίδιο ανόργανων χημικών προϊόντων . McGraw-Hill. ISBN 0-07-049439-8.
- Sanger, Michael J.; Phelps, Amy J.; Banks, Catherine (2004). «Απλές τεχνικές δοκιμής φλόγας με χρήση μπατονιών». Journal of Chemical Education . 81 (7):969. doi:10.1021/ed081p969
