Determinación de espectros de los elementos
1. Objetivos -
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Describir en forma detallada las clases clases de llama y las las zonas zonas existentes existentes en en la llama del mechero Bunsen, para poder utilizar adecuadamente en las pruebas necesarias. Explicar cualitativamente cualitativamente las características del espectro de emisión que se producen cuando algunas sustancias son expuestas a la llama del mechero Bunsen. Identificar los elementos a través de su espectro visible, longitud de onda, velocidad y frecuencia.
2. Fundamento Teórico: , define Carrasco , L. (2013) (2013)
que el mechero Bunsen es una fuente calorífica muy empleada en el laboratorio. Este aparato quema gases, combustibles como: metano, propano, butano, etc. El mechero Bunsen se constituye de un tubo de acero de 12,7 cm de largo por 0,95cm de diámetro interior. El quemador se fija en la base atornillándose en ésta. En el interior y cerca de la base está un dispensor, cuya función es esparcir muy finamente el gas a lo largo del quemador. A la altura del dispersor el quemador tiene una o dos perforaciones circulares por las que penetra el aire al interior, debido al vacío provocado por la expansión del gas al salir del dispersor. Estas perforaciones se bloquean parcial o totalmente por medio del collarín (o bujo), que está colocado concéntricamente al quemador. El gas penetra en el dispersor por medio de una entrada que está colocada en la base del mechero, a una presión que se regula a la salida del tanque de almacenamiento almacenamiento de gas. Características de la llama del mechero de bunsen.- la llama del mechero, se produce por combustión del gas propano, la cual se realiza por la presencia de oxígeno en el aire. La reacción es la siguiente:
De acuerdo a esto se producen dos tipos de llama: a) Llama luminosa, luminosa, se produce produce cuando la la combustión es es incompleta, y cuando el aire que entra es insuficiente, originando pequeñas partículas de carbón. b) Llama no luminosa, luminosa, se produce cuando la combustión combustión es completa y se consigue debido a un contacto íntimo entre el gas y el aire de tal manera no hay partículas sólidas incandescentes.
Chan g, R. (2010), (2010), cada
elemento tiene un espectro de emisión único. Las líneas características de un espectro atómico se emplean en el análisis químico para identificar átomos desconocidos, de la misma forma en que las huellas
digitales sirven para identificar a una persona. Cuando las líneas del espectro de emisión de un elemento conocido coinciden exactamente con las de una muestra desconocida, es posible establecer la identidad de esta muestra. los espectros de los elementos, son formas de energía que el elemento absorbe o emite cuando se produce saltos de electrones entre sus niveles de energía. Los espectros de emisión se pueden obtener al excitar un átomo, por medio de llama o un arco eléctrico. Así cuando se calientan sales como NaCl, estas sustancias se vaporizan, convirtiéndose al mismo tiempo los iones e átomos que además están excitados. A lb ar ra cín , F. (2005),
Siendo: *=excitado , un Silberb erg, M. (2002)
espectro de emisión, se produce cuando los átomos en un estado excitado emiten fotones característicos del elemento a medida que regresan a sus estados de más baja energía. Algunos elementos producen una línea espectral muy intensa que sirve como indicador de la presencia de ese elemento. Estas líneas intensas son la base de las pruebas de flama, procedimientos cualitativos rápidos llevados a cabo colocando un cristal de un compuesto iónico, o una gota de su solución en una flama. Algunos de los colores de los fuegos pirotécnicos y bengalas se deben a emisiones de los mismos elementos mostrados en las pruebas de flama: el carmesí de las sales de estroncio y el verde azulado de las clases de cobre. Los colores característicos de las lámparas de vapor de sodio y vapor de mercurio del alumbrado público, vistas en muchas ciudades pueblos, a una o algunas de sus líneas prominentes en sus espectros de emisión. El espectro de absorción se produce cuando los átomos absorben fotones de ciertas longitudes de onda y se excitan desde estados de energía menores hasta estados de energía mayores .por tanto, el espectro de absorción de un elemento aparece como líneas oscuras contra un fondo brillante. Por ejemplo, cuando la luz blanca pasa a través de vapor de sodio, se obtiene el espectro de absorción de sodio, y las líneas oscuras aparecen a las mismas longitudes de onda donde se observa las líneas amarillo anaranjadas en el espectro de emisión de sodio.
3. Materiales y métodos. a) Materiales.Mechero Bunsen Alambre de micrón Balón de gas - Espectroscopio Vaso de precipitado de 100ml y 150ml - Espátula Ácido clorhídrico concentrado 30% b) Reactivos.Al Cu metálico Cu - CuSO4 - Sr(NO3)2 Co
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Ca CaCl2 BaCl2 Li2SO4 IK KSCN
4. Procedimiento experimental: 4.1. Experimento N°1. Estudio del mechero Bunsen -
Evaluar el mechero antes de encender el fuego, revisando las válvulas y/o orificio de la entrada del aire. Abra la válvula del balón de gas, y paralelo abra y regule la entrada del aire del mechero, luego encienda el fuego en la parte superior de la chimenea del mechero.
4.2. -
-
Experimento N°2. Estudio cualitativo del espectro de emisión (coloración a la llama). Generar una llama no luminosa Coloque el extremo argollado del alambre de micrón en la parte más caliente de la llama. Observe el color amarillo que se produce, será necesario eliminar, para lo cual introducir en el ácido clorhídrico concentrado y llevar a la llama observe la coloración. Repetir esta operación cuantas veces sea necesario hasta no ver el color amarillo de la llama. Una vez limpio el alambre, introduzca nuevamente en el ácido y luego en la sustancia que se le ha entregado. Coloque la muestra insertada en el alambre en la zona de llama indicado anteriormente y observe el color que más predomina y anote. Repita el paso 4 en la otra zona de la llama. Siga el mismo procedimiento con las otras sustancias de ensayo y empleando cada vez un alambre de micrón rotulado para cada sustancia. De acuerdo a los resultados obtenidos, identifique a cada una de las sustancias utilizadas en el experimento.
5. Resultados: 5.1. Experimento N°1. Estudio del mechero Bunsen
Partes del mechero Bunsen.
Tipos de llama: 1. Llama muy luminosa 4. llama no luminosa
5.2.
N° 1
Experimento N°2. Estudio cualitativo del espectro de emisión (coloración a la llama).
Temp. Sustancia alto (zona) Al 1350°C
Coloració n
Temp. baja (zona) 400°C
coloración
λ
v
Ef
580nm
560nm
565nm
510nm
660nm
3
Cu metálico Cu
1350°C
Amarilloplateado Verdeazulado Verde
4
CuSO4
1350°C
Verde
400°C
5
Sr(NO3)2
1350°C
400°C
6
Co
1350°C
400°C
Amarillo
590nm
7
Ca
1350°C
400°C
CaCl2
1350°C
670nm
9
BaCl2
1350°C
630nm
10
Li2SO4
680nm
11
400nm
12
Anaranjad o intenso Rojonaranja Amarillonaranja Rojo intenso Violeta intenso Violeta claro
650nm
8
Anaranjad o Amarillonaranja Anaranjad o Rojo
Amarilloplateado Verde limón Verde claro Verdeazulado Rojo
450nm
2
1350°C
400°C 400°C
400°C
1350°C
Anaranjad o Rojo
400°C 400°C
IK
1350°C
Violeta
400°C
KSCN
1350°C
Violetaazulado
400°C
*
Fuente: R. Petrucci(2003)
Ejemplo de coloración de la llama: Metales alcalinos Li, Na, K. 6. Conclusiones: Para usar el mechero Bunsen es necesario tener en cuenta las características mencionadas en el informe para un buen rendimiento. Se reconoció la coloración de las llamas características de algunos compuestos y elementos; encontrando similitudes debido a que son del mismo grupo en la tabla periódica. Las ecuaciones de longitud de onda también permiten identificar al elemento.
* R. PETRUCCI, W. HARWOOD, F. HERRING, Química general, 8va edición, Madrid 2003, Editorial Prentice Hall, Pearson Educación S.A.
7. Cuestionario: 7.1.
¿Cuál es la naturaleza de la luz? Einstein sugirió que la luz tiene propiedades semejantes a las de las partículas y que está constituida por fotones. Sin embargo, otros fenómenos, como la dispersión de la luz por un prisma produciendo un espectro, se comprende mejor en términos de la teoría ondulatoria de la luz. Por tanto la luz parece tener una naturaleza dual.
7.2.
¿Qué produce la sensación de diversos colores? Se ve la distinta longitud de onda que tienen a pesar de ser de un mismo grupo en la tabla periódica con propiedades químicas parecidas.
7.3.
Haga la diferencia entre fotón y cuanto Un fotón es paquete de cuantos; mientras el cuanto es la mínima cantidad de energía existente.
7.4.
Establezca diferencia entre: a) Espectro de absorción y emisión; Espectro de absorción: se presenta cuando un sólido incandescente
encuentra rodeado por un gas más frio, el espectro resultante muestra un fondo interrumpido por espacios oscuros denomina dos líneas de absorción, porque el gas ha absorbido de la luz aquellos colores que éste irradia por sí mismo. Espectro de emisión: mediante suministro de energía calorífica, se
estimula un determinado elemento en su fase gaseosa, sus átomos emiten radiación en ciertas frecuencias del visible, que constituyen su espectro de emisión. Ninguno de estos se repite. Por ejemplo, algunos de ellos lo hacen en el infrarrojo y otros cuerpos no. Ello depende de la constitución específica de cada cuerpo, ya que cada uno de los elementos químicos tiene su propio espectro de emisión. b) Espectro continuo y discontinuo Espectro Continuo: El espectro continuo, también llamado térmico o
de cuerpo negro, es emitido por cualquier objeto que irradie calor (es decir, que tenga una temperatura distinta de cero absoluto = 273 grados Celsius). Cuando su luz es dispersada aparece una banda continua con algo de radiación a todas las longitudes de onda. Por ejemplo, cuando la luz del sol pasa a través de un prisma, su luz se dispersa en los siete colores del arcoíris (donde cada color es una longitud de onda diferente). Espectro discontinuo: se conoce con el nombre de ESPECTRO DISCONTINUO O DE RAYAS a la luz que se obtiene al poner incandescente una muestra de un elemento químico en estado
gaseoso (muy pocos átomos). Para cada elemento, su espectro discontinuo es diferente y característico. A partir de este momento, se le da el nombre de ESPECTRO ATÓMICO. Es característico de cada elemento. Tienen una relación con el núcleo o con la corteza del átomo. Como la energía de los rayos luminosos es muy inferior a la de los rayos ?, se establece que los espectros tienen que ver con transformaciones en la corteza electrónica de los átomos 7.5.
¿Por qué solo los alcalinos y alcalinotérreos presentan bandas de emisión en el visible? Debido a que son más fáciles a perder electrones, son metales muy reactivos y tienen longitudes de onda dentro de lo visible.
7.6.
Una emisora transmite en la frecuencia de los 1600 KHz. Calcule la longitud de onda en metros.
7.7.
¿Cuál de las siguientes radiaciones es más intensa o penetrante: Rayos X, radiación de sensación azul, radiación de sensación roja, infrarroja? Son más penetrantes los rayos X debido a que su longitud de onda es corta más corta. Los rayos X permiten el escaneo del cuerpo atravesando la piel y algunos otros órganos.
8. Bibliografía: - CARRASCO L., CASTAÑEDA L., Química Experimental, 5ta Edición, Lima 2009, Editorial Arcángel. (pág. 49,50) - CHANG R., Química, 10na Edición, España 2007, Editorial McGraw-Hill. (Pág.282-286) - SILBERBERG, M., Química general, 2daEdición, México 2002, Editorial Prentice Hall, (pág. 271) - R. PETRUCCI, W. HARWOOD, F. HERRING, Química general, 8va edición, Madrid 2003, Editorial Prentice Hall, Pearson Educación S.A. (pág.299-304,317)
Páginas web consultadas: - http://es.scribd.com/doc/19622798/Espectro-de-emision-y-absorcion -http://pamelarivas108e4.blogspot.com/2011/10/espectrocontinuodescontinuo-de.html
