Prueba de llama

Una prueba de llama es una prueba relativamente rápida para detectar la presencia de algunos elementos en una muestra. La técnica es arcaica y de confiabilidad cuestionable, pero alguna vez fue un componente del análisis inorgánico cualitativo. El fenómeno está relacionado con la pirotecnia y la espectroscopia de emisión atómica. El color de las llamas se entiende a través de los principios de la transición electrónica y la fotoemisión atómica, donde los diferentes elementos requieren distintos niveles de energía (fotones) para las transiciones electrónicas.

Historia

Robert Bunsen inventó el ahora famoso mechero Bunsen en 1855, que fue útil en pruebas de llama debido a su llama no luminosa que no alteraba los colores emitidos por los materiales de prueba. El mechero Bunsen, combinado con un prisma (que filtra la interferencia cromática de los contaminantes), condujo a la creación del espectroscopio, capaz de emitir la emisión espectral de diversos elementos. En 1860, Robert Bunsen y Gustav Kirchhoff observaron la aparición inesperada de azul cielo y rojo oscuro en emisiones espectrales, lo que llevó al descubrimiento de dos metales alcalinos, el cesio (azul cielo) y el rubidio (rojo oscuro). Hoy en día, este método de bajo costo se utiliza en la educación secundaria para enseñar a los estudiantes a detectar metales en muestras de manera cualitativa.

Proceso

Una prueba de llama implica introducir una muestra del elemento o compuesto en una llama caliente y no luminosa y observar el color de la llama resultante. El compuesto se puede convertir en una pasta con ácido clorhídrico concentrado, ya que los haluros metálicos, al ser volátiles, dan mejores resultados. Se pueden probar diferentes llamas para verificar la exactitud del color. Se sugieren como soporte férulas de madera, alambres de nicromo, bastoncillos de algodón y espuma de melamina. Las precauciones de seguridad son cruciales debido a la inflamabilidad y toxicidad de algunas sustancias involucradas. Cuando se utiliza una férula, se debe tener cuidado de agitarla a través de la llama en lugar de mantenerla en la llama durante períodos prolongados, para evitar prender fuego a la férula. También se ha sugerido el uso de un bastoncillo de algodón o espuma de melamina (utilizada en las esponjas de limpieza “borradores”) como soporte. El sodio es un componente o contaminante común en muchas muestras, y su espectro tiende a dominar en muchas pruebas de llama. La llama de prueba a menudo se ve a través de un vidrio azul cobalto para filtrar el amarillo del sodio y permitir una visualización más fácil de otros iones metálicos.

El color de las llamas también depende generalmente de la temperatura y del oxígeno suministrado; ver colores de llamas. El procedimiento utiliza diferentes disolventes y llamas para ver la llama de prueba a través de un cristal azul cobalto para filtrar la luz que interfiere con contaminantes como el sodio.

Las pruebas de llama están sujetas a una serie de limitaciones. La gama de elementos detectables positivamente en condiciones estándar es pequeña. Algunos elementos emiten débilmente y otros (Na) muy fuertemente. El oro, la plata, el platino, el paladio y otros elementos no producen un color de llama característico, aunque algunos pueden producir chispas (como lo hacen el titanio metálico y el hierro); Se dice que las sales de berilio y oro depositan metal puro al enfriarse. La prueba es muy subjetiva.

Principio

En las pruebas de llama, los iones se excitan térmicamente. Estos estados excitados luego se relajan hasta el estado fundamental con la emisión de un fotón. La energía del estado excitado y del fotón emitido asociado es característica del elemento. La naturaleza de los estados excitado y fundamental depende únicamente del elemento. Normalmente, no hay enlaces que romper y la teoría de los orbitales moleculares no es aplicable. El espectro de emisión observado en la prueba de llama es también la base de la espectroscopia de emisión de llama, la espectroscopia de emisión atómica y la fotometría de llama.

Elementos comunes

Algunos elementos comunes y sus colores correspondientes son:

Signatura	Nombre	Color	Imagen
Al	Aluminio	Blanco-plata, en temperaturas muy altas como un arco eléctrico, azul claro
As	Arsenic	Azul
B	Boron	Verde brillante
Ba	Bario	Manzana verde
Be	Beryllium	Blanco
Bi	Bismuth	Azure azul
C	Carbon	Naranja brillante
Ca	Calcio	Brick/orange rojo; verde claro como se ve a través de vidrio azul.
Cd	Cadmio	Brick rojo
Ce	Cerium	Amarillo
Co	Cobalto	Blanco plateado
Cr	Cromo	Blanco plateado
Cs	Caesio	Blue-violet
Cu(I)	Copper(I)	Azul verde
Cu(II)	Copper(II) (non-halide)	Verde
Cu(II)	Cobre(II) (halide)	Azul verde
Ge	Germanium	Pale azul
Fe(II)	Iron(II)	Oro, cuando muy caliente como un arco eléctrico, azul brillante o verde girando hacia el marrón naranja
Fe(III)	Iron(III)	Naranja-marrón
H	Hidrogen	Pale azul
Hf	Hafnium	Blanco
Hg	Mercurio	Rojo
In	Indio	Indigo blue
K	Potasio	Lilac (pink); invisible a través de vidrio azul cobalto (purple)
Li	Litio	Carmina roja; invisible a través de vidrio verde
Mg	Magnesio	Incoloro debido a Magnesio capa de óxido, pero quema Mg metal da un blanco intenso
Mn(II)	Manganese(II)	Verde amarillo
Mo	Molybdenum	Verde amarillo
Na	Sodium	Amarillo brillante; invisible a través de vidrio azul cobalto. Ver también Sodium-vapor lámpara
Nb	Niobio	Verde o azul
Ni	Nickel	Incoloro para blanco plateado
P	fósforo	Pale azul-verde
Pb	Lead	Blanco azul
Ra	Radium	Crimson rojo
Rb	Rubidium	Rojo violeta
Sb	Antimonio	Pale verde
Sc	Escandio	Orange
Se	Selenio	Azure azul
Sn	Tinta	Blanco azul
Sr	Estroncio	Crimson to scarlet red; yellowish through green glass and violet through blue cobalt glass
Ta	Tantalum	Azul
Te	Tellurium	Pale verde
Ti	Titanio	Blanco plateado
Tl	Thallium	Puro verde
V	Vanadium	Verde amarillo
W	Tungsten	Verde
Y	Yttrium	Carmina, carmesí o rojo escarlata
Zn	Zinc	Incoloro para verde azul
Zr	Zirconium	Mild/dull red