Acerca de este experimento
Sumerge un asa de alambre limpia en una sal metálica, mantenla en una llama caliente y observa cómo la llama adquiere un color que permite identificar el metal: carmesí para el litio, amarillo para el sodio, lila para el potasio y verde para el bario. El calor eleva los electrones a niveles de energía más altos y, cuando regresan a los niveles anteriores, emiten luz de longitudes de onda exactas. Analiza siete sales, observa su luz con un espectroscopio, comprueba cómo una traza de sodio oculta otros colores y cómo el vidrio de cobalto permite verlos, y luego identifica muestras desconocidas.
Objetivos de aprendizaje
- Realiza y describe una prueba de la llama de forma segura y justa.
- Identifica Li⁺, Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺ y Cu²⁺ por los colores de sus llamas.
- Explica los colores de la llama en términos del movimiento de los electrones entre niveles de energía.
- Relaciona la longitud de onda de una línea con la energía de un fotón
- Explica por qué la contaminación por sodio es un problema y cómo ayuda el vidrio azul cobalto
Cómo usarlo
- 1Introduce cada sal en la llama, una por una, y anota el color de la llama en una tabla.
- 2Compara el litio y el estroncio. Se parecen. ¿Cómo puede distinguirlos el espectroscopio?
- 3Elige KCl y aumenta la impureza de sodio al 10 %. ¿De qué color se ve ahora la llama?
- 4Activa el vidrio azul cobalto. ¿Qué parte del espectro desaparece y qué puedes volver a ver?
- 5Lee la energía del fotón de la línea del sodio. ¿Qué fotón tiene más energía, uno rojo o uno violeta?
- 6Cambia a la muestra misteriosa e identifica cinco muestras seguidas. ¿Cuáles fueron las más difíciles?
El modelo
Supuestos
- Los colores del litio, el sodio y el potasio proceden de líneas atómicas, cuyas longitudes de onda se han obtenido de la base de datos del NIST.
- Los colores del calcio, el estroncio, el bario y el cobre se deben principalmente a moléculas que se forman en la llama, como CaOH, SrOH, BaOH y CuCl. Sus bandas se representan con centros y anchuras aproximados.
- El brillo relativo dentro de una misma sal es aproximado. Las intensidades reales dependen de la temperatura de la llama, la concentración y el anión.
- El color de la llama se calcula a partir del espectro mediante las funciones de igualación de color CIE 1931, por lo que es el color de la luz, representado con la mayor fidelidad que permite una pantalla.
- Las muestras misteriosas proceden de una secuencia aleatoria fija, de modo que cada sal aparece una vez en cada siete rondas.
Pruébalo en clase
- Q1Un estudiante ve una llama amarilla en todas las muestras. ¿Cuál es la causa más probable y cómo se debe limpiar el alambre?
- Q2Calcula la energía de un fotón de la línea del litio a 670,8 nm en julios y en electronvoltios.
- Q3¿Por qué los distintos metales producen colores diferentes?
- Q4¿Por qué una prueba de la llama no permite identificar muy bien los metales de una mezcla?
- Q5En los fuegos artificiales se utilizan sales de estroncio y bario. ¿Qué colores producen?
Preguntas frecuentes
¿Por qué el asa de alambre está hecha de nicromo o platino?
Estos metales son poco reactivos y no colorean la llama por sí mismos. El asa se limpia sumergiéndola en ácido clorhídrico concentrado y calentándola hasta que la llama no muestre ningún color.
¿Por qué el espectro está formado por líneas y no por un arcoíris?
Los electrones de un átomo solo pueden tener determinadas energías, por lo que solo son posibles ciertas transiciones energéticas y, por tanto, ciertas longitudes de onda. En cambio, un sólido caliente, como el alambre incandescente, produce un espectro continuo.
¿Basta una prueba de la llama para identificar un metal?
Es una primera prueba rápida. Algunos colores son parecidos, como los del litio y el estroncio, y el sodio puede ocultar otros. Los químicos confirman el resultado con otras pruebas o con un instrumento, como un espectrómetro de emisión de llama o de absorción atómica, que mide las líneas exactas.