Teste de Chama e identificação de Cations (Ions positivo) Final

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO
CURSO DE BACHARELARADO EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA
CCCT0005 - QUÍMICA EXPERIMENTAL
DATA DE REALIZAÇÃO DO EXPERIMENTO 11|04|2018
TÉCNICAS DE AQUECIMENTO E IDENTIFICAÇÃO DOS CÁTIONS POR TESTE DE CHAMA
Carlos Filipi
Felipe da Silva Freire
Surack Bolhões
SUMÁRIO
1. RESUMO ........................................................3
2. INTRODUÇÃO ................................................4
3. MATERIAIS E MÉTODOS ...............................
4. RESULTADOS E DISCURSÕES ....................
5. CONCLUSÃO ..................................................
REFERÊNCIAS ...................................................
RESUMO
A experiência consiste na realização de testes de chamas, para identificação de elementos químicos a partir da coloração emitida em uma chama, íons metálicos. Será submetido amostras diversas à altas temperatura, os cátions que os constituem se excitem, e emitam radiações de cores específicas, características desses cátions metálicos, sob a forma de radiações visíveis. A partir da análise da coloração da chama será possível identificar o íon metálico mais evidente nas amostras. 
INTRODUÇÃO
Ao observar um objeto ou um fenômeno temos que analisar suas estruturas internas e assim, relacionar as suas propriedades químicas às propriedades químicas de elementos conhecidos.. A estrutura eletrônica de cada átomo pode identificar varias características. Por meio das características das radiações eletromagnéticas que eles emitem ao ser excitados podemos investigar a sua estrutura interna.
O Teste da Chama é um método de identificação, principalmente de cátions metálicos, utilizado na análise química. Nesse teste ocorrem as interações atômicas através dos níveis e sub níveis de energia quantizada.
Quando um objeto é aquecido, ele emite radiação, que pode ser observada através da sua cor. É um procedimento usado na química para identificar a presença de alguns íons metálicos como já foi dito, baseado no espectro de emissão característico de cada elemento. Quando certa quantidade de energia (no caso da chama, energia em forma de calor) é fornecida a determinado elemento químico os elétrons da ultima camada dos seus átomos saltam para um nível de energia mais elevado e quando estão no estado excitado eles retornam para o estado fundamental liberando energia na forma de luz com um comprimento de onda eletromagnética (luz ) característico, a quantidade de energia necessária para excitar um elétron é única para cada elemento.
Apenas alguns elementos liberam radiação com comprimento de onda na faixa da luz visível, e o olho do observador é capaz de identificar as cores emitidas por esses elementos. Dessa forma é possível identificar alguns elementos através das cores emitidas por eles quando aquecidos numa chama.
CÉSAR (2010), Niels Bohr propôs em 1913, um modelo para explicar o comportamento dos elétrons no átomo, que procurou esclarecer porque estes se mantem na eletrosfera sem se dirigir para o colidir com o núcleo.
Bohr sugeriu uma teoria sobre a luz, proposta por Max Planck, poderia ser aplicada ao átomo. Segundo Planck, toda energia do elétron é quantizada, ou seja, os elementos absorvem ou emitem quantidades fixas de energia na forma de pequenos pacotes denominados quanta. As ideias de Niels Bohr que tiveram apoio de Rutherford, resultaram em um aprimoramento do modelo para a estrutura da matéria cujos principais fundamentos são:
Os elétrons ocupam determinados níveis de energia ou camadas eletrônicas.
O elétron não pode ter energia zero, ou seja, estar parado no núcleo do átomo.
Em cada átomo, o elétron possui energia constante, quanto mais próximo do núcleo, menor a energia do elétron com relação ao núcleo, e quanto mais distante do núcleo maior a energia.
Para passar de um nível de menor energia para um de maior, o elétron absorve uma quantidade apropriada de energia. Ao fazer o caminho inverso, ou seja, de maior para a de menor energia, ele libera energia. A quantidade de energia que é absorvida ou liberada pelo elétron corresponde à diferença entre um nível de energia e outro, como existe apenas algumas orbitas possível, há somente alguns valores de energia e por isso chamamos energia quantizada.
O modelo de Bohr explicava os aspectos descontínuos dos elementos. Segundo Bohr os elementos que recebiam energia originadas de aquecimento ou de descargas elétricas, passava para níveis de maior energia. Quando eles se encontravam nesses níveis, dizia-se que o átomo estava eletronicamente excitado. Ao retornarem ao estado de menos energia, estado fundamental, ocorre a emissão da mesma quantidade da energia absorvida.
A forma como os elétrons estão distribuídos ao redor do núcleo, em camadas ou níveis de energia, é denominada distribuição eletrônica.
Para cada elemento, as camadas níveis apresentam diferentes valores de energia de acordo com o número atômico e o número de elétrons presentes, por conta disso que os átomos de diferentes elementos apresentam aspectos distintos.
MATERIAIS E MÉTODOS
Materiais utilizados: bico de Bunsen, pinça metálica, fósforos, bastão de vidro, colher de chá com cabo de plástico, vela, algodão, copos de café descartáveis.
Amostras: açúcar, sal de cozinha, fermento em pó, pedra hume, permanganato de potássio, casca de ovo.
Procedimento experimental para acender a chama do bico do Bunsen.
a) Foi fechada completamente a entrada de ar no bico;
b) Foi aberta lentamente a válvula do gás e aproximado a chama de um fósforo lateralmente para acender o bico.
c) Foi aberta vagarosamente a entrada de ar para analise do comportamento da chama.
Procedimento experimental para acender a chama da vela.
a) Foi colocada uma vela encima da bancada;
b) Foi aproximada a chama de um fósforo ao pavio da vela para acendê-la e analisar o comportamento de sua chama.
Procedimento experimental para análise da temperatura da chama:
Temperatura da chama do Bico de Bunsen;
Foi mantido horizontalmente por ≅ 30seg uma porção de açúcar (C12H22O11) e m uma colher de chá nas seguintes posições da chama azul do Bico de Bunsen e para isso Tanto a vazão do gás como a entrada de ar foram abertas ao máximo:
no topo da chama (zona oxidante);
no topo do cone inferior (zona redutora);
na base do cone inferior (zona neutra);
Foi observado o tempo médio para precipitação da amostra (açúcar) em cada região e anotado em tabela.
 Foi mantido horizontalmente por ≅ 30seg uma porção de sal de cozinha (NaCl) em uma colher de chá nas seguintes posições da chama azul do Bico de Bunsen e para isso Tanto a vazão do gás como a entrada de ar foram abertas ao máximo:
no topo da chama (zona oxidante);
no topo do cone inferior (zona redutora);
na base do cone inferior (zona neutra);
 Foi observado o tempo médio para precipitação da amostra (sal de cozinha) em cada região e anotado em tabela.
Temperatura da CHAMA DA VELA;
Foi mantido horizontalmente por ≅ 30seg uma porção de açúcar (C12H22O11) e m uma colher de chá nas seguintes posições da chama da vela:
no topo da chama (zona oxidante);
no topo do cone inferior (zona redutora);
na base do cone inferior (zona neutra);
Foi observado o tempo médio para precipitação da amostra (açúcar) em cada região e anotado em tabela.
 Foi mantido horizontalmente por ≅ 30seg uma porção de sal de cozinha (NaCl) em uma colher de chá nas seguintes posições da chama da vela:
no topo da chama (zona oxidante);
no topo do cone inferior (zona redutora);
na base do cone inferior (zona neutra);
Foi observado o tempo médio para precipitação da amostra (sal de cozinha) em cada região e anotado em tabela.
Procedimento experimental para Identificação dos cátions por teste de chama.
Foi aceso a chama do bico de Bunsen e ajustada a chama de forma a não ficar fuligem durante o experimento.
Foi preparado um cotonete com bastão de vidro e algodão, em seguida mergulhado em um copo descartável contendo Cloreto de Cobre (CuCl2). Em seguida foipassado sobre a chama do bico de Bunsen e observado a cor da chama durante a precipitação.
O bastão de vidro foi limpo e preparado para o próximo procedimento.
Foi preparado um cotonete com bastão de vidro e algodão, em seguida mergulhado em um copo descartável contendo Cloreto de Lítio (LiCl). Em seguida foi passado sobre a chama do bico de Bunsen e observado a cor da chama durante a precipitação.
O bastão de vidro foi limpo e preparado para o próximo procedimento.
Foi preparado um cotonete com bastão de vidro e algodão, em seguida mergulhado em um copo descartável contendo Cloreto de sódio (NaCl). Em seguida foi passado sobre a chama do bico de Bunsen e observado a cor da chama durante a precipitação.
Utilizando uma colher e/ou uma pinça metálica foram queimadas algumas amostras no bico de Bunsen e observado a coloração da chama durante a queima das amostras: casca de ovo, açúcar, fermento em pó, pedra hume, permanganato de sódio. 
RESULTADOS E DISCUSSÕES
Mantendo-se a janela de oxigênio fechada, obtém-se uma chama LUMINOSA de coloração amarela evidente. Isso indica que está ocorrendo uma combustão incompleta do gás, pois existe pouco oxigênio para queimá-lo e, neste caso, os produtos da queima são: CO (monóxido de carbono), C (carvão na forma de fuligem), H2O (vapor de água) e pouco CO2 (dióxido de carbono ou gás carbônico). Para regular a chama, deve-se abrir lentamente as janelas do bico de Bunsen, o que fará aumentar a quantidade de oxigênio na mistura gás-ar que será queimada, promovendo assim, a combustão completa do gás e, neste caso, os produtos da queima serão apenas CO2 (gás carbônico) e H2O (vapor de água). Ao abrir completamente a janela de oxigênio, teremos uma chama não luminosa e azul mais evidente.
A chama da vela apresenta uma coloração amarelada sendo a parafina o combustível da reação.
REGIÔES DA CHAMA – GENÉRICA.
O cone externo da chama (oxidante) é ligeiramente violeta o intermediário, azul e, o cone interno, é incolor, mas é mascarado pela chama azul que o deixa ligeiramente escurecido. Observa-se que ao liberar uma quantidade menor de ar atmosférico (comburente) na chama do bico de Bunsen, a mesma se aproxima mais à chama da vela, logo as regiões da chama podem variar de tamanho, mas não de posição. 
ANÁLISE DA TEMPERATURA DA CHAMA
Após posicionarmos uma colher com as amostras (sal de cozinha e açúcar) em diferentes regiões da chama, observamos o tempo de precipitação de ambas no bico de Bulsen e na vela.
Considerando as janelas do bico completamente abertas.
	Regiões da Chama
(Bico de Bunsen)
	Tempo médio observado para precipitação (s)
	
	Açúcar 
	sal
	Zona oxidante
	5
	7
	Zona redutora
	8
	10
	Zona Neutra
	12 
	16
Considerando a chama da vela estável.
	Regiões da Chama
(vela)
	Tempo médio observado para precipitação (s)
	
	Açúcar 
	sal
	Zona oxidante
	16
	19
	Zona redutora
	20
	22
	Zona Neutra
	25
	30
Analisados os dados experimentais observamos que as amostras sofreram precipitação mais rapidamente no topo de ambas as chamas, ou seja, na região Oxidante, sendo o bico de Bunsen responsável pelo tempo menor para queima das amostras.
IDENTIFICAÇÃO DOS CÁTIONS
Tabela : Resultados do experimento; Cores observadas na chama.
	AMOSTRA
	COR DA CHAMA
	ELEMENTO METÁLICO
encontrado na literatura
	Cloreto de sódio (sal de cozinha): NaCl
	Amarelo
	Sódio (Na)
	Sacarose (Açucar): C12H22O11
	Azul e amarelo
	Cobre (Cu) + Ferro (Fe)
	Cloreto de lítio: LiCl
	Vermelho
	Lítio (Li)
	Cloreto de cobre: CuCl2
	Verde
	Cobre (Cu)
	Casca de Ovo (Carbonato de cálcio)
	Vermelho/Laranja
	Cálcio (Ca)
	Pedra Hume: KAl(SO4)2
	Amarela
	Potássio (K) + alumínio (Al)
	Fermento em pó: NaHCO3
	Amarelo
	Sódio (Na) + carbonato ácido de sódio (HCO3)
	Permanganato de sódio: NaMnO4
	Amarelo
	Sódio (Na)
De acordo com a tabela acima, pode -se observar que cada uma das substâncias utilizadas liberou uma coloração diferente durante o experimento, isto se deve a diferentes quantidades de energia liberada pelos elétrons presentes em cada solução.
Elementos metálicos mais evidentes encontrados:
	Identificados
	Número
Atômico (Z)
	Camada de
 valência
	Identificação dos cátions
	Sódio
	11
	3s1
	Na+
	Ferro
	13
	3p1
	Al+
	Lítio
	3
	2s¹
	Li+
	Cobre
	29
	4s¹
	Cu+
	Cálcio
	20
	4s2
	Ca++
	Potássio
	19
	4s¹
	K+
CONCLUSÕES
Por meio da realização d essa experiência, pode -se concluir que o fornecimento de energia, que neste experimento, foi através da chama do bico de Bunsen, excita os elétrons fazendo com que estes passem para níveis d e energia mais altos e quando “voltam” para níveis de energia mais internos, liberam, ou seja, emitem um quantum de energia, na forma de luz de cor bem definida ou outra radiação eletromagnética.
Quanto mais distante do núcleo, maior é a energia do nível eletrônico. Quando aquecemos o Cloreto de sódio (sal), por exemplo, ocorre o seguinte: o elétron absorve energia e salta para um nível mais externo, de maior energia. Dizemos que o elétron realizou um salto quântico e que está em um estado excitado. Porém, esse estado é instável e logo ele retorna para a sua órbita anterior, mas quando o elétron salta de um nível até outro que seja mais próximo do núcleo, ele libera energia. Essa liberação ocorre na forma de luz visível.
A quantidade de elementos detectáveis no teste de chama é pequena e existe uma dificuldade em detectar concentrações baixas de alguns elementos, enquanto que outros produzem cores muito fortes dificultando a identificação de outros elementos.