Ensayos a la flama

ENSAYOS A LA FLAMA

I. Introducción

En condiciones normales los átomos se encuentran en el estado fundamental, que es el más estable termodinámicamente. Sin embargo, si los calentamos absorben energía y alcanzan así un estado excitado. Este estado posee una energía determinada, que es característica de cada sustancia. Los átomos que se encuentran en un estado excitado tienen tendencia avolver al estado fundamental, que es energéticamente más favorable. Para hacer esto deben perder energía, por ejemplo, en forma de luz. Puesto que los estados excitados posibles son peculiares para cada elemento y el estado fundamental es siempre el mismo, la radiación emitida será también peculiar para cada elemento y por lo tanto podrá ser utilizada para identificarlo.

La luz blanca produceal descomponerla lo que llamamos un espectro continuo, que contiene el conjunto de colores que corresponde a la gama de longitudes de onda que la integran.

Sin embargo, los elementos químicos en estado gaseoso y sometido a temperaturas elevadas producen espectros discontinuos en los que se aprecia un conjunto de líneas que corresponden a emisiones de sólo algunas longitudes de onda. Elsiguiente gráfico muestra el espectro de emisión del sodio:

El conjunto de líneas espectrales que se obtiene para un elemento concreto es siempre el mismo, incluso si el elemento forma parte de un compuesto complejo y cada elemento produce su propio espectro diferente al de cualquier otro elemento. Esto significa que cada elemento tiene su propia firma espectral.

Si hacemos pasar la luz blanca poruna sustancia antes de atravesar el prisma sólo pasarán aquellas longitudes de onda que no hayan sido absorbidas por dicha sustancia y obtendremos el espectro de absorción de dicha sustancia. El gráfico siguiente muestra el espectro de absorción del sodio:

Esta radiación dependerá de la diferencia entre los estados excitados y el fundamental de acuerdo con la ley de Planck:

E = h

E =diferencia de energía entre los estados excitado y fundamental
h = Constante de Planck (6,62 10-34 J s).  = frecuencia

Por lo tanto, el espectro de emisión puede considerarse como “la huella dactilar” de un elemento. Este hecho se conocía ya desde hace mucho tiempo, antes aún de entender como ocurría, por lo que los químicos han utilizado los “ensayos a la llama” como un método sencillo deidentificación. En la actualidad existen técnicas de análisis basadas en este principio, tales como la espectroscopia atómica y molecular en el UV-Vis, IR, Fluorescencia, de emisión atómica, que nos permiten no sólo identificar, sino cuantificar la presencia de distintos elementos. Las pruebas o ensayes preliminares de identificación se han clasificado en las siguientes secciones:

* Ensaye ala flama,
* Ensaye a la perla,
* Ensaye por fusión en carbón vegetal
* Ensaye con el ácido sulfúrico.

En dichos ensayes, se hace uso del Mechero de Bunsen, ya que es una fuente de calor empleada en los laboratorios químicos ordinarios, las partes que lo constituyen son: El quemador, que consiste en un tubo de acero de 12.7 cm. de base largo por .95 cm. de diámetro interior,dicho quemador se fija a la base atornillándose. En el interior y cerca de la base se encuentra la esprea, cuya función es esparcir uniformemente el gas a lo largo del quemador. A la altura de la esprea, el quemador tiene una o dos perforaciones por las cuales se permite el acceso del aire exterior, cubiertas por un collarín o buje, mediante el cual se regula la entrada de aire. Para una buenacombustión, el collarín debe de estar abierto, de tal manera que la llama que se obtenga sea de color azul, no sea luminosa y clara, cuyo poder de calentamiento es bastante elevado, en caso de no permitir un buen acceso del aire al interior del mechero se presentara una flama muy luminosa de color amarillo y la combustión de gases será incompleta; por otro lado si hay un exceso de aire exterior la...