Teste da Chama

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INTRODUÇÃO 
O teste de chama ou prova da chama é um procedimento utilizado na Química e também na Física para detectar a presença de alguns íons metálicos, baseado no espectro de emissão característico para cada elemento.
O teste envolve a introdução da amostra numa chama e a observação da cor resultante. As amostras geralmente são manuseadas com um fio de platina previamente limpo com ácido clorídrico para retirar resíduos de analitos anteriores.
O teste de chama é baseado no fato de que quando uma certa quantidade de energia é fornecida a um determinado elemento químico (no caso da chama, energia em forma de calor), alguns elétrons da última camada de valência absorvem esta energia passando para um nível de energia mais elevado, produzindo o que chamamos de estado excitado. Quando um desses elétrons excitados retorna ao estado fundamental, ele libera a energia recebida anteriormente em forma de radiação. Cada elemento libera a radiação num comprimento de onda característico, pois a quantidade de energia necessária para excitar um elétron é única para cada elemento. A radiação liberada por alguns elementos possui comprimento de onda na faixa do espectro visível, ou seja, o olho humano é capaz de enxergá-las através de cores. Assim, é possível identificar a presença de certos elementos devido à cor característica que eles emitem quando aquecidos numa chama.
A temperatura da chama do bico de Bunsen é suficiente para excitar uma quantidade de elétrons de certos elementos que emitem luz ao retornarem ao estado fundamental de cor e intensidade, que podem ser detectados com considerável certeza e sensibilidade através da observação visual da chama.
O teste de chama é rápido e fácil de ser feito, e não requer nenhum equipamento que não seja encontrado normalmente num laboratório de química. Porém, a quantidade de elementos detectáveis é pequena e existe uma dificuldade em detectar concentrações baixas de alguns elementos, enquanto que outros elementos produzem cores muito fortes que tendem a mascarar sinais mais fracos.
O sódio, que é um componente ou contaminante comum em muitos compostos, produz uma cor amarela intensa no teste de chama que tende a dominar sobre as outras cores. Por isso, a cor da chama geralmente é observada através de um vidro de cobalto azul para filtrar o amarelo produzido pelo sódio e permitir a visualização de cores produzidas por outros íons metálicos.
O teste de chama apenas fornece informação qualitativa. Dados quantitativos, sobre a proporção dos elementos na amostra, podem ser obtidos por técnicas relacionadas a fotometria de chama ou espectroscopia de emissão.
OBJETIVOS 
Observar a cor da chama associada à presença de elementos químicos metálicos presentes em sais.
Identificar elementos químicos metálicos pelo teste da chama.
Descobrir o elemento químico metálico que está presente em soluções desconhecidas (soluções-problema).
MATERIAL E REAGENTES 
Bico de Bunsen; 
Estante para tubos de ensaio; 
Tubos de ensaio; 
Vareta de vidro com ponta em forma de rosca;
Algodão;
Solução de cloreto de sódio;
Solução de cloreto de lítio;
Solução de cloreto de potássio;
Solução de cloreto de cálcio;
Solução de cloreto de bário;
Solução de sulfato de cobre pentahidratado;
Solução problema.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
Usando a vareta de vidro disponível em sua bancada e um chumaço de algodão faça um “cotonete” de aproximadamente 0,5 cm de diâmetro. Umedeça o “cotonete” na solução do material a analisar e toque-o na lateral da chama azul do bico de Bunsen. Verifique a cor que a chama adquire e anote. Se houver dúvida quanto a cor, repita o teste quantas vezes forem necessárias.
Retire o algodão da vareta e limpe-a. refaça o “cotonete” e repita o teste para cada uma das soluções de sais colocadas em sua bancada. Lembrando sempre que, a cada teste, a vareta deve ser limpa e o “cotonete” refeito com um novo chumaço de algodão. Ao final, reúna os resultados de seus testes em uma tabela como a que segue:
 Sal analisado Metal presente Cor da chama 
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
PARA A DISCUSSÃO DOS RESULTADOS
Com o bico de Bunsen ajustado para que haja a combustão completa nota-se uma chama não-luminosa dividida em duas regiões visíveis:
A primeira é a Zona Redutora, está localizada na parte inferior da chama. Nesta Zona quase não há combustão, pois, os gases estão misturados e não há oxigênio disponível para a queima. É a Zona menos quente da chama. Como a concentração de Oxigênio é reduzida, a chama diminui a valência do elemento, transformando um óxido metálico em metal. 
A segunda é a Zona Oxidante (ou Zona de Fusão), está localizada na parte superior da chama. Nesta Zona os gases entram em contato com o oxigênio, ocorrendo então à combustão. É a Zona mais quente da chama. Com o excesso de Oxigênio, a chama oxida o metal, transformando em óxido. Ou seja, aumenta a valência do metal.
Para os seguintes experimentos com os sais, usou-se a Zona de Fusão da chama.
 Sal Analisado Metal Presente Cor da Chama
	BaCl2
	 Ba
	 Amarelo
	Li2SO4
	 Li
	 Vermelho
	CuSO4
	 Cu
	 Verde
	NaCl
	 Na
	 Laranja
	KCl
	 K
	 Lilás
	CaCl2
	 Ca
	 Vermelho
A tabela mostra os resultados obtidos no teste de chama, onde as observações visuais permitiram confirmar a identificação de amostras de sais por meio do padrão já conhecido na literatura. Note que as observações nessa etapa foram realizadas a olho nu.
Solução Problema é NaCl (Cloreto de sódio), essa variação pode ter ocorrido devido às contaminações possíveis nos materiais. Já nos outros sais a coloração encontrada foram as esperadas.
CONCLUSÃO 
Cada sal emite uma coloração diferente ao ser colocado em contato com a chama. Para entendermos por que isso ocorre, relembremos rapidamente do que se trata o modelo atômico de Rutherford-Bohr: Segundo Bohr, o átomo teria uma eletrosfera composta de camadas energéticas (ou níveis de energia), que conteriam apenas os elétrons que tivessem a energia respectiva de cada nível. Isso significa que só seriam permitidas algumas órbitas circulares ao elétron, sendo que em cada uma dessas órbitas o elétron apresenta energia constante. Para passar para um estado de maior energia, o elétron precisa receber energia de alguma fonte externa; assim, quando isso ocorre, o elétron salta para uma órbita ligeiramente mais afastada do núcleo, ficando em seu estado excitado.
No momento em que colocamos o sal no fogo, estamos fornecendo energia para seus elétrons. No entanto, o estado excitado é instável, portanto, os elétrons que “saltaram” de nível retornam à órbita de seu estado estacionário. Nesse momento, o elétron perde (na forma de onda eletromagnética, ou seja, na forma de luz) uma quantidade de energia que corresponde à diferença de energia existente entre as órbitas envolvidas no movimento do elétron.
Como cada sal apresenta elementos diferentes, com átomos que têm níveis de energia também de valores diferentes, a luz emitida por cada um dos sais será em um comprimento de onda bem característico de cada um.
É por isso que ao colocarmos, por exemplo, o sal de cozinha (Cloreto de sódio – NaCl) na chama, vemos uma coloração amarela intensa, em razão da presença do sódio; enquanto que se colocarmos o sulfato de cobre (CuSO4), o cobre fará com que a chama adquira coloração verde. 
Além disso, visto que esse método é o mesmo usado nos fogos de artifício, para que ele apresente aquele efeito bonito com várias cores diferentes; o professor pode propor um trabalho sobre o seu princípio de funcionamento.
O teste de chama é rápido e fácil de ser feito, e não requer nenhum equipamento que não seja encontrado normalmente num laboratóriode química. Porém, a quantidade de elementos detectáveis é pequena e existe uma dificuldade em detectar concentrações baixas de alguns elementos, enquanto que outros elementos produzem cores muito fortes que tendem a mascarar sinais mais fracos.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
Vogel, A. Química Analítica Qualitativa Elementar. Ed. Mestre Jou, São Paulo, 1978.
Russel, J. B. Química geral. Ed. McGraw-Hill, São Paulo, 1982.
TESTE DA CHAMA. Disponível em: <https://pt.wikipedia.org/wiki/Teste_da_chama>. Acesso em: 22 de maio de 2017.
ANEXOS 
Em que se fundamenta o teste da chama?
Na propriedade em que a energia dos elétrons é quantizada. O teste de chama consiste em levar diferentes amostras de sais ao fogo, para que, por meio da coloração das chamas, seja possível identificar o elemento presente em cada composto
O teste da chama pode ser aplicado a todos os materiais?
Não, alguns metais podem difundir a mesma cor entre si, ou a cor da chama, não sendo possível identifica-las através deste teste.
Parte da iluminação de Manaus é feita com lâmpadas de vapor de sódio. Por que elas apresentam coloração amarela?
Por que os cátions desse metal emitem fótons com comprimentos de onda na região do visível correspondente à cor amarela.
Qual a diferença entre “espectro eletromagnético” e “espectro atômico”?
Espectro eletromagnético são os comprimentos de onda da região do visível. Espectro atômico são todos os comprimentos de onda.