Emissione di fiamma metallica

Fonte: Smaa Koraym presso la Johns Hopkins University, MD, USA

1. Test sulle emissioni di fiamma metallicaEspandi

   In questo laboratorio, ecciterai gli elettroni di sei sali di cloruro metallico con il calore di una fiamma e misurerai la lunghezza d'onda della luce emessa dagli elettroni di rilassamento. La luce emessa è nello spettro visibile, quindi vedrai fiamme di colori diversi per i diversi metalli.

   Alla fine del laboratorio, misurerai lo spettro di emissione di uno sparkler e utilizzerai i dati raccolti dai sali metallici per identificare i metalli nello sparkler. Per facilitare questo processo, crea una tabella nel tuo quaderno di laboratorio per registrare le lunghezze d'onda emesse dalla luce ambientale, dai sali e dalla scintilla.

   Tabella 1: Lunghezze d'onda osservate

   Esegui #	Sorgente	Lunghezza d'onda registrata/e
   1	Luci della stanza
   2	NaCl
   3	LiCl
   4	KCl
   5	SrCl2
   6	BaCl2
   7	CuCl2
   8	Sparkler

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   Durante questo laboratorio, terrai un applicatore rivestito di sale sul bordo della fiamma di un bruciatore Bunsen per eccitare i sali metallici. Se l'applicatore prende fuoco, spegnerlo immediatamente in un becher d'acqua. Per l'eccitazione, si terrà un rilevatore vicino alla fiamma e alla scintilla per misurare le lunghezze d'onda della luce emessa. Mantieni una distanza di sicurezza per proteggere te stesso e il rilevatore. Poiché alcune attività vengono eseguite contemporaneamente, ti suggeriamo di lavorare in gruppi di quattro con ogni studente che completa le attività secondo necessità.

   • Indossa un camice da laboratorio, occhiali di sicurezza e guanti in nitrile.
   • Installa il bruciatore Bunsen nella cappa aspirante.
   • Riempi un becher da 400 ml con acqua del rubinetto e portalo nella cappa. Posizionare i sali, gli applicatori e l'acqua del rubinetto a portata di mano su un lato del bruciatore Bunsen.
   • Accendi lo spettrofotometro portatile e familiarizza con i suoi componenti.
   • Crea un nuovo esperimento e configura lo spettrometro per misurare l'intensità dell'emissione. Impostare il tempo di campionamento su 200 ms e il numero di letture a una data lunghezza d'onda su 1. Registra le impostazioni e il nome dell'esperimento nei tuoi quaderni di laboratorio.
   • Misura lo spettro delle luci della stanza. Chiedi a uno o due studenti di tenere il rilevatore ottico il più vicino possibile alle luci senza scollegare i cavi. Una volta pronto, chiedi a un altro studente di iniziare lo spettrometro. Lo spettro deve essere chiaro, con rumore minimo e senza picchi fuori scala. nota: In caso di problemi, tieni la sonda in un cassetto o in una scatola quasi chiusa per proteggerla dalla luce solare mentre la punti verso le luci della stanza.
   • Cattura immediatamente lo spettro quando sembra buono. Verifica di disporre di uno spettro di alta qualità prima di salvarlo. Registra le lunghezze d'onda dei picchi nella tua tabella dati.
   • Misura gli spettri di emissione dei sali metallici. Accendere il bruciatore Bunsen e regolare il collare fino a quando la fiamma non si separa nettamente in una fiamma interna ed esterna.
   • Porta lo spettrometro alla cappa e disponi i cavi in modo che il rivelatore possa essere tenuto a circa un pollice dalla fiamma.
   • Chiedi a uno studente di preparare lo spettrometro per la corsa. Questo studente dovrebbe avere una visione chiara del bruciatore in modo da poter iniziare ad acquisire dati non appena il sale entra nella fiamma. Quindi, chiedi a un altro studente di tenere il rilevatore a non più di un pollice dalla fiamma. nota: Qualsiasi avvicinamento rischia di danneggiare il rilevatore. Ma non si otterrà uno spettro chiaro se il rilevatore è troppo lontano.
   • Chiedi a un altro studente di prendere uno degli applicatori dal becher d'acqua e immergerlo nel tubo di NaCl per ricoprire il cotone bagnato con il sale. Quindi, inserire con cautela l'applicatore rivestito di sale per circa 1 mm nella fiamma esterna, che cambierà colore.
   • Avvia lo spettrometro quando l'applicatore entra nella fiamma. nota: Se le intensità di picco sono fuori scala, regolare la posizione del rilevatore fino a quando tutti i picchi non rientrano nei limiti di rilevamento. Se il cambiamento di colore della fiamma è difficile da vedere, raccogli più sale sullo stesso applicatore e riprova finché non vedi un colore intenso. Se lo spettro è rumoroso o debole, prova a puntare il rilevatore verso una parte diversa della fiamma.
   • Quando vedi un buon spettro, catturalo e salvalo. Tutti dovrebbero rivedere lo spettro per assicurarsi che sia di buona qualità. Annota le lunghezze d'onda di emissione nella tua tabella.
   • Immergi l'applicatore di NaCl nel becher delle acque reflue. Utilizzare sempre un applicatore diverso per ogni sale.
   • Segui la stessa procedura per testare i restanti cinque sali, facendo attenzione a evitare la contaminazione incrociata tra i sali. Dopo aver testato l'ultimo sale e registrato le lunghezze d'onda, imposta la raccolta dei dati per lo sparkler.
   • Al cappuccio dell'istruttore, accendi la scintilla con il bruciatore Bunsen e posiziona il manico nella fiaschetta di Erlenmeyer. Ricorda, le scintille possono essere molto calde. Spegnere il gas per spegnere il bruciatore Bunsen.
   • Mentre uno studente tiene il rilevatore vicino alla scintilla, chiedi a un altro studente di iniziare la raccolta dei dati. Posizionare il rilevatore in modo da ottenere il maggior numero possibile di picchi di scala senza perdere i picchi meno intensi.
   • Cattura e salva lo spettro una volta che sembra buono. Ricordati di annotare le lunghezze d'onda nella tua tabella. nota: Se la scintilla è longeva, raccogli un secondo spettro e scegli quello migliore o tienili entrambi per l'analisi.
   • Lascia che la scintilla si bruci nel cofano mentre invii i dati raccolti a tutti i membri del gruppo e spegni il sistema di acquisizione dati.
   • Porta le provette di rame, bario e stronzio nella cappa di scarico e sciacqua accuratamente le provette con acqua deionizzata nell'apposito contenitore di scarto.
   • Butta i sali di sodio, potassio e litio nello scarico e risciacqua le provette rimanenti. Metti via le provette e l'altra attrezzatura.
   • Una volta che le ceneri e il manico della scintilla si sono raffreddati, gettali nella spazzatura.
2. RisultatiEspandi
   • Innanzitutto, traccia i dati per ogni corsa con intensità sull'asse y e lunghezza d'onda sull'asse x.
   • Confronta lo spettro delle stelle filanti con lo spettro di sfondo delle luci della stanza. Identifica quali piccoli picchi possono provenire dalle luci della stanza.
   • Confronta gli spettri dei metalli con quelli delle scintille. Il sodio sembra essere la fonte del picco a circa 589 nm. Non ci sono picchi che corrispondono allo spettro del litio, ma il potassio corrisponde al grande picco a 770 nm.
   • Lo spettro delle stelle filanti non sembra avere picchi di stronzio. Tuttavia, il bario è un buon abbinamento per diversi picchi nello spettro delle stelle filanti. Infine, non sembra essere presente rame nello sparkler. Pertanto, concludiamo che la scintilla stava bruciando sodio, potassio e bario quando lo spettro è stato acquisito.