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Colores que hablan: ensayos de coloración a la llama para los elementos químicos

Uno de los métodos más tradicionales de ensayo en un laboratorio químico (y tal vez uno de los primeros métodos de análisis químicos desarrollados, pues ya se llevaba a cabo en el siglo XVII) es el ensayo a la llama de las sustancias. Se trata de un ensayo de tipo cualitativo, es decir, con él podemos averiguarqué sustancias contiene nuestra muestra problema, pero no en qué proporción (para esto último haría falta un ensayo cuantitativo). Esto hace que el resultado del análisis sea un poco subjetivo, es decir, depende de la persona que lo realiza, que debe asignar un elemento químico al color observado.

Dada su importancia, antes de considerar las coloraciones de los distintos ensayos a la llama,hablaremos de la llama en sí misma y de sus características. La llama de un mechero Bunsen puede actuar como fuente térmica y luminosa, pero también como reactivo químico con poder oxidante y reductor. El hecho de que una llama tenga más capacidad oxidante o más capacidad reductora, se puede lograr regulando la entrada de aire. Así, tenemos:

La combustión con exceso de aire produce una llamaoxidante (exceso de oxígeno, O2) y los componentes del combustible arden totalmente, por lo que resulta incolora.
La combustión con defecto de aire, por su parte, es incompleta y produce una llama reductora. De esta forma queda carbón incandescente muy subdividido y un exceso de monóxido de carbono, CO. Esta llama es poco calorífica, brillante, reductora y tóxica.
No toda la llama del mechero esreductora u oxidante, sino que, en verdad, aunque en distinta proporción, todas las llamas presentan zonas reductoras y oxidantes, es decir, dos partes diferenciadas: el cono interior, brillante y reductor, de combustión incompleta y baja temperatura y el cono exterior, incoloro, oxidante y de gran poder calorífico, donde se produce, como hemos dicho antes, una combustión completa.

En los ensayos ala llama, de los cuales hablaremos en esta entrada, generalmente se usa inicialmente la base de la llama (menos calorífica) y seguidamente se puede utilizar la zona oxidante, más calorífica, con diferentes propósitos.



Ensayos de coloración a la llama: fundamento
En el ensayo de coloración a la llama ésta actúa como fuente energética. De esta forma, la energía de la llama posibilita laexcitación energética de algunos átomos (en estado normal se hallan en estado fundamental). Cuando estos átomos excitados regresan al estado fundamental emiten radiación de longitudes de onda características para cada elemento. Esta energía emitida por los elementos, en este caso en la región visible del espectro electromagnético, es lo que se conoce como espectro de emisión, y es la base no sólo paralos ensayos cualitativos a la llama, sino también para técnicas de análisis cuantitativo como la espectroscopía atómica de emisión.

La longitud de onda de la radiación emitida dependerá, concretamente, de la diferencia de energía entre los estados excitado y fundamental según la fórmula de Planck para las transiciones electrónicas (E = h·v, donde E es la energía de la transición, h laconstante de Planck y v la frecuencia).

Sin embargo, puesto que la llama no es una fuente muy energética, sólo es capaz de excitar átomos que exijan poca energía para ser excitados (que presenten transiciones electrónicas poco energéticas) esencialmente en la zona visible del espectro (por ejemplo, alcalinos y alcalinotérreos y algunos otros, como cobre y talio; cabe destacar, no obstante, que elberilio y el magnesio, dos alcalinotérreos, no dan color a la llama).

Realización del ensayo a la llama y coloraciones características
El ensayo se realiza con un hilo de platino limpio, procurando que el compuesto sea lo más volátil posible. Para lograr esta volatilización, con frecuencia se humedece con ácido clorhídrico (frecuentemente se forman haluros volátiles) si bien, dependiendo del...