Kako se proizvajajo barve za testiranje plamena
Prepoznavanje kovin in metaloidov z barvnimi plameni
Barve v testu plamena so posledica gibanja elektronov v kovinskih ionih, ko ti pridobivajo toplotno energijo. Philip Evans, Getty Images
Plamenski test je analitična kemijska metoda, ki se uporablja za identifikacijo kovinskih ionov. Medtem ko je uporabenkvalitativna analizapreizkus – in zelo zabaven za izvedbo – ni ga mogoče uporabiti za identifikacijo vseh kovine ker vsi kovinski ioni ne dajejo barv plamena. Tudi nekateri kovinski ioni kažejo barve, ki so si med seboj podobne, zaradi česar jih je težko ločiti. Kljub temu je test še vedno uporaben za identifikacijo številnih kovin in metaloidov.
Barve za testiranje toplote, elektronov in plamena
Preizkus plamena je povezan s toplotno energijo, elektroni , in energija fotoni .
Za izvedbo preizkusa plamena:
- Čisto a platina ali nichrome žice s kislino.
- Žico navlažite z vodo.
- Potopite žico v trdno snov, ki jo testirate, in poskrbite, da se vzorec prilepi na žico.
- Postavite žico v plamen in opazujte morebitne spremembe v barvi plamena.
Barve, opažene med preizkusom plamena, so posledica vznemirjenja elektronov, ki ga povzroči povišana temperatura. Elektroni 'skočijo' iz osnovnega stanja na višjo energijsko raven. Ko se vrnejo v svoje osnovno stanje, oddajajo vidno svetlobo. Barva svetlobe je povezana z lokacijo elektronov in afiniteto, ki jo imajo elektroni zunanje lupine do atomskega jedra.
Barva, ki jo oddajajo večji atomi, ima nižjo energijo kot svetloba, ki jo oddajajo manjši atomi. Tako na primer stroncij (atomska številka 38) proizvaja rdečkasto barvo, natrij (atomska številka 11) pa rumenkasto barvo. Natrijev ion ima močnejšo afiniteto do elektrona, zato je za premikanje elektrona potrebna večja energija. Ko se elektron premakne, doseže višje stanje vznemirjenja. Ko se elektron vrne v svoje osnovno stanje, ima več energije za razpršitev, kar pomeni, da ima barva višjo frekvenco/krajšo valovno dolžino.
Plamenski test se lahko uporablja tudi za razlikovanje med oksidacijskimi stanji atomov posameznega elementa. Na primer, baker (I) oddaja modro svetlobo med preizkusom plamena, medtem ko baker (II) oddaja zeleno svetlobo.
Kovinska sol je sestavljena iz sestavnega kationa (kovine) in aniona. Anion lahko vpliva na rezultat preskusa plamena. Na primer, spojina bakra (II) z nehalidom povzroči zelen plamen, medtem ko bakrov (II) halid povzroči modro-zelen plamen.
Tabela barv plamena
Tabele od barve za testiranje plamena poskusite čim bolj natančno opisati odtenek vsakega plamena, tako da boste videli imena barv, ki se bodo kosala s tistimi v veliki škatli barvic Crayola. Mnoge kovine proizvajajo zelene plamene, obstajajo pa tudi različni odtenki rdeče in modre. Najboljši način za identifikacijo kovinskega iona je, da ga primerjate z nizom standardov (znana sestava), da boste vedeli, kakšno barvo lahko pričakujete pri uporabi goriva v vašem laboratoriju.
Ker je vpletenih toliko spremenljivk, preskus plamena ni dokončen. Je le eno orodje, ki je na voljo za pomoč pri prepoznavanju elementov v spojini. Pri izvajanju preizkusa plamena bodite pozorni na kakršno koli kontaminacijo goriva ali zanke z natrijem, ki je svetlo rumen in prikriva druge barve. Številna goriva so onesnažena z natrijem. Morda boste želeli opazovati barvo preskusa plamena skozi modri filter, da odstranite morebitno rumeno.
| Barva plamena | Kovinski ion |
| Modro-bela | Kositer, svinec |
| Bela | Magnezij, titan, nikelj, hafnij, krom, kobalt, berilij, aluminij |
| Škrlatno (temno rdeča) | Stroncij, itrij, radij, kadmij |
| rdeča | Rubidij, cirkonij, živo srebro |
| Roza-rdeča ali magenta | Litij |
| Lila ali bledo vijolična | kalij |
| Azurno modra | Selen, indij, bizmut |
| Modra | Arzen, cezij, baker (I), indij, svinec, tantal, cerij, žveplo |
| Modro zelena | Bakrov (II) halid, cink |
| Bledo modro-zelena | fosfor |
| Zelena | Bakrov (II) nehalogenid, talij |
| Svetlo zelena | bor |
| Jabolčno zelena ali bledo zelena | Barij |
| Bledo zelena | Telur, antimon |
| Rumeno-zelena | molibden, mangan(II) |
| Svetlo rumena | Natrij |
| Zlata ali rjavkasto rumena | železo (II) |
| Oranžna | skandij, železo(III) |
| Oranžna do oranžno-rdeča | kalcij |
The plemenite kovine zlato, srebro, platina, paladij in nekateri drugi elementi ne dajejo značilne barve plamena. Obstaja več možnih razlag za to, ena je, da toplotna energija ne zadošča, da bi dovolj vzbudila elektrone teh elementov, da bi sprostili energijo v vidnem območju.
Alternativa preizkusu plamena
Ena od pomanjkljivosti preskusa plamena je, da je opazovana barva svetlobe zelo odvisna od kemične sestave plamena (goriva, ki gori). Zaradi tega je težko ujemati barve z grafikonom z visoko stopnjo zaupanja.
Alternativa preskusu plamena je test s kroglicami ali test s pretisnimi omoti , pri katerem je kroglica soli prevlečena z vzorcem in nato segreta v plamenu Bunsenovega gorilnika. Ta test je nekoliko natančnejši, ker se več vzorca prilepi na kroglico kot na preprosto žično zanko in ker je večina Bunsenovih gorilnikov priključenih na zemeljski plin, ki ponavadi gori s čistim, modrim plamenom. Obstajajo celo filtri, ki jih je mogoče uporabiti za odštevanje modrega plamena za ogled rezultata testa plamena ali pretisnega omota.