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QUÍMICA GERAL I AMANDA MOREIRA DE OLIVEIRA MELO RELATÓRIO: TESTE DE CHAMA VITÓRIA DA CONQUISTA 24/03/2014 OBJETIVOS Analisar a coloração característica de cada sal, relacionando o experimento à energia quantizada do elétron, para a compreensão e a formação do licenciado em Química. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Observar a cor característica de cada sal; Relacionar o resultado ao postulado de Bohr; Interpretar o resultado da cor ao fóton de energia liberado. INTRODUÇÃO A luz é composta por radiação eletromagnética com velocidade de 3xmetros por segundo, esta é a velocidade da luz, a radiação tem movimentos ondulatórios, originando a frequência e o comprimento de onda . (1) O comprimento e a frequência estão relacionados, pois a velocidade da onda é sempre a mesma (velocidade da luz), um comprimento de onda curto possui uma radiação de alta frequência, um comprimento longo uma radiação de baixa frequência. A cor da luz depende da sua frequência ou do seu comprimento de onda. O espectro visível é a região de comprimento de onda que é visível a olho nu, estão entre 700nm (luz vermelha) e 400nm (luz violeta). TABELA 1 – Cor, frequência e comprimento de onda visível a olho nu. Tipo de radiação Frequência Comprimento de onda Violeta 7,1 420 Azul 6,4 470 Verde 5,7 530 Amarelo 5,2 580 Laranja 4,8 620 Vermelho 4,3 700 Em 1900 Max Planck defendeu a ideia de que os átomos só podem trocar energia em “pacotes” com valor mínimo denominado quantum, e que a energia de um quantum é igual à frequência da onda eletromagnética multiplicada pela constante de Planck de valor igual a 6,626xJ.. (2) Tempo depois Einstein complementou a teoria de Planck, deduzindo que a radiação eletromagnética é feita em partículas, chamadas fótons, que cada fóton era como um pacote de energia proporcional a frequência da luz, sendo assim a energia radiante quantizada. Partindo destas descobertas Niels Bohr passou a refletir sobre o dilema do átomo estável, seu trabalho iniciou-se com a análise do espectro de linha, estabelecendo que no átomo o elétron não estava livre para ter qualquer quantidade de energia,isto é a energia do elétron é quantizada. Assim o átomo está normalmente no seu estado fundamental (nível mínimo de energia que lhe é permitido), ao absorver energia seus elétrons vão para um nível maior (salto quântico) estando o átomo em estado excitado. Porém o elétron tende a voltar ao seu nível inicial de energia, ao fazer isso a energia que foi absorvida é liberada em forma de fóton de radiação eletromagnética. FIGURA 1 – Salto quântico do elétron. Essa teoria pode ser observada no teste de chama onde o elétron do sal emite uma cor característica do elemento ao liberar fóton de luz. Tipo de radiação Frequência ( Hz) Energia de um fóton ( J) Violeta 7,1 4,7 Azul 6,4 4,2 Verde 5,7 3,8 Amarelo 5,2 3,4 Laranja 4,8 3,2 Vermelho 4,3 2,8 TABELA 2 – Relação da frequência e energia de um fóton ao tipo de radiação PARTE EXPERIMENTAL MATERIAIS E REAGENTES: 2 béqueres de 50 ml; Bico de Bunsen; Piceta; 1 fio de platina; 7 placas de petri; Espátula; Pinça de madeira; Sais: cloreto de sódio, cloreto de cálcio, sulfato de cobre, cloreto de potássio, cloreto de cobalto, sulfato de estrôncio, sulfato de lítio; Água destilada; Solução de ácido clorídrico 0,1 . PROCEDIMENTO REALIZADO Identificar, os béqueres um com água destilada e outro com o ácido, e a placa de petri com o nome do sal a ser contido; Colocar uma pequena amostra de cada sal com o, auxilio da espátula, nas placas de petri; Ligar o bico de Bunsen e calibrá-lo até obter a chama mais azul possível; Limpar o fio mergulhando-o na solução, com o auxílio da pinça, em seguida aquecer o fio em rubro na chama até não ter mudança na cor da chama; Mergulhar o fio na água destilada, em seguida tocar a ponta do fio no sal; Levar o fio com o sal até a chama; Observar a coloração do sal e anotar na tabela; Repetir o processo com os demais sais. Após o processo realizar o descarte adequado dos reagentes. RESULTADOS E DISCUSSÃO TABELA 3 – Cor esperada e observada do teste de chama SAL COR ESPERADA COR OBSERVADA NaCl Laranja Amarelo/laranja CaCl2 Laranja para vermelho Vermelho CuSO4 Verde ou azul Verde KCl Lilás a violeta Violeta CoCl2 Marrom claro Amarelo/dourado SrSo4 Vermelho Vermelho/alaranjado Li2SO2 Rosa ao vermelho Rosa/avermelhado Como se pode ver na tabela acima, nem todos os sais obtiveram a coloração esperada, podendo ter ocorrido devido a um mau manuseio dos materiais, ou contaminação de um sal com outro ao se repetir o procedimento. Cada sal apresentou uma cor característica, devido às diferentes quantidades de energia liberada pelos elétrons em cada sal,no momento em que o elétron “cai” do nível de energia mais alto para o mais baixo , comprovando a existência de uma energia eletrônica quantizada, postulada por Niels Bohr. Sabendo a frequência característica de cada cor do espectro visível é possível identificar a energia de um fóton (ver tabela 2). Analisando apenas os resultados observados pode-se dizer que a energia liberada do sódio foi entre 3,2 e 3,4.; do cálcio de 2,8.; do cobre 3,8.; do potássio 4,7.; do cobalto 3,4.; do estrôncio entre 2,8 e 3,2.; e do lítio menor que 4,7.. CONCLUSÃO Por meio da aula prática foi possível concluir que o fornecimento de energia ao sal, feito pelo bico de Bunsen, excita o elétron, do átomo em estado fundamental, para um nível maior de energia (salto quântico) e quando ele “volta” para um nível mais interno, emite um fóton de energia característico na forma de luz visível, indo de acordo com o postulado de Niels Bohr. A utilização deste teste é um método prático no entendimento da quantização de energia que um elétron possui em determinada camada. BIBLIOGRAFIA RUSSEL, J.B. Química Geral. 2. ed. São Paulo: Makron Books, 1994. FELTRE, R. Química: química geral. 6. ed. São Paulo: Moderna, 2004. ATKINS, P; JONES, L. Princípios da Química: Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente. 3. ed. Porto Alegre: . Bookman, 2006. PAULA, J; JUNIOR, J. Relatório Teste Da Chama. Ebah. Disponível em <http://www.ebah.com.br/content/ABAAABLikAC/relatorio-teste-chama>. Acesso em: 1 mar. 2014 Colodel, C. Teste de Chama e Transição de Cores. Ebah. Disponível em: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAl2oAF/teste-chama-transicao-cores >. Acesso em: 1 mar. 2014 Rangel, C. Experimento de Química. Ebah. Disponível em: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAuXUAE/experimento-quimica>. Acesso em: 12 mar. 2014. Cavalcante, J. Teste da Chama. Ebah. Disponível em: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAABdBAAI/teste-chama> . Acesso em: 9 mar.2014 PROF., C. Teste da Chama. Espectro científico. Disponível em: <http://quartzodeplasma.wordpress.com/2012/10/28/teste-da-chama/>. Acesso em: 9 mar. 2014 Clube ciência. Teste da chama. Clube ciência. Disponível em: <http://clube-ciencia.blogspot.com.br/2013/09/teste-da-chama.html>. Acesso em: 14 mar. 2014.
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