Emissione di fiamma metallica

Emissione di fiamma metallica

Il test della fiamma è una tecnica analitica in cui un campione viene posto in una fiamma e il caratteristico colore della fiamma viene utilizzato per identificare la sostanza. Ogni elemento ha una caratteristica emissione di luce quando viene inserito in una fiamma, il che significa che ogni elemento produce un colore unico. Questo fenomeno viene utilizzato nei fuochi d'artificio, dove il colore dei fuochi d'artificio corrisponde a una caratteristica specifica di un metallo. L'emissione di luce colorata da un campione in fiamme è il risultato diretto dell'assorbimento dell'energia da parte del componente metallico dovuto all'eccitazione della fiamma e dell'emissione di luce di conseguenza.

Eccitazione elettronica

Quando una specie atomica o molecolare assorbe energia, l'energia viene utilizzata in quattro modi diversi. In primo luogo, l'energia viene utilizzata nella traslazione, facendo muovere le molecole più velocemente. In secondo luogo, l'energia viene utilizzata nella vibrazione, che fa sì che la distanza tra le specie cambi rapidamente. In terzo luogo, l'energia provoca la rotazione, che induce la rotazione degli atomi attorno ai legami nella molecola. Infine, l'energia assorbita si traduce in eccitazione degli elettroni, che fa sì che gli elettroni si spostino a un livello di energia più elevato dallo stato più stabile o fondamentale.

Secondo il modello di Bohr dell'idrogeno, gli elettroni in un atomo esistono in stati discreti, che corrispondono a singoli gusci o orbitali attorno al nucleo. Lo stato energetico più basso è chiamato stato fondamentale ed è rappresentato dalla notazione di n = 1. Gli stati di energia eccitata hanno energie più elevate e sono rappresentati dalla notazione di n = 2, 3, 4, ecc.

Affinché gli elettroni si muovano verso uno stato energetico più elevato, devono assorbire una quantità di energia pari alla differenza tra il suo stato fondamentale e lo stato energetico più elevato. Ad esempio, se un elettrone assorbe una quantità di energia pari alla differenza tra lo stato fondamentale e il livello di energia n=3, l'elettrone si sposterà al livello di energia n=3. Un elettrone può rilassarsi spontaneamente fino allo stato fondamentale o a qualsiasi altro livello di energia inferiore. Quando ciò si verifica, viene emesso un fotone, che rilascia l'energia assorbita.

L'energia rilasciata viene emessa sotto forma di luce. La luce emessa ha un'energia caratteristica, e quindi una lunghezza d'onda, che è correlata ai livelli di energia dell'atomo. La luce visibile, che è la luce che gli esseri umani possono vedere con i loro occhi, varia da circa 400 nm a 700 nm sullo spettro elettromagnetico.

Gli assorbimenti atomici e le emissioni sono lunghezze d'onda discrete, chiamate linee. Queste linee sono caratteristiche uniche di un elemento, come un codice a barre, e possono essere utilizzate per identificare l'elemento.

Test di emissione di fiamma in metallo

Nel test di emissione di fiamma metallica, un campione di metallo viene posto in una fiamma. La fiamma fornisce l'energia per eccitare gli elettroni a un livello di energia più elevato. Quando gli elettroni si rilassano tornando allo stato fondamentale, la luce viene emessa con un'energia specifica relativa ai livelli di energia degli atomi nel campione. Poiché atomi diversi hanno livelli di energia diversi, l'energia assorbita ed emessa da un campione, e quindi la lunghezza d'onda, è specifica per il campione.

I metalli hanno lunghezze d'onda di emissione atomica caratteristiche nell'intervallo visibile che possono essere facilmente determinate dall'ispezione visiva. Ad esempio, il litio emette un colore rosso, il sodio emette un colore giallo, il potassio emette un colore rosa-viola e il bario emette un colore giallo-verde.

Mentre le emissioni atomiche sono lunghezze d'onda o linee discrete, la maggior parte dei campioni di metalli contiene non solo il metallo, ma anche vari ioni, ossidi e sali metallici. Poiché ogni atomo assorbe ed emette una lunghezza d'onda caratteristica della luce, la luce assorbita ed emessa dal test della fiamma contiene una gamma di lunghezze d'onda. Pertanto, gli spettri di assorbimento atomico e di emissione possono essere misurati per il campione utilizzando uno spettrofotometro.

Le lunghezze d'onda e le forme degli spettri sono uniche per ogni sostanza. Ad esempio, l'intensità relativa delle caratteristiche nello spettro dipende dalla concentrazione della specie. Le intensità assolute dipendono dalla distanza tra il campione e lo spettrofotometro.

referenze

1. Kotz, J.C., Treichel Jr, P.M., Townsend, J.R. (2012). Chimica e reattività chimica. Belmont, CA: Brooks/Cole, Cengage Learning.
2. Silderberg, M.S. (2009). Chimica: la natura molecolare della materia e il cambiamento. Boston, MA: McGraw Hill.
3. Harris, D.C. (2015). Analisi chimica quantitativa. New York, NY: W.H. Freeman e compagnia.