Ako sa vyrábajú farby na testovanie plameňom
Identifikácia kovov a metaloidov s farebnými plameňmi
Farby v teste plameňom sú výsledkom pohybu elektrónov v kovových iónoch, keď získavajú tepelnú energiu. Philip Evans, Getty Images
Plameňový test je analytická chemická metóda používaná na identifikáciu kovových iónov. Aj keď je to užitočnékvalitatívna analýzatest – a veľa zábavy pri jeho vykonávaní – nemožno ho použiť na identifikáciu všetkých kovy pretože nie všetky kovové ióny poskytujú farby plameňa. Niektoré kovové ióny tiež zobrazujú farby, ktoré sú si navzájom podobné, takže je ťažké ich rozlíšiť. Napriek tomu je test stále užitočný na identifikáciu mnohých kovov a metaloidov.
Farby testu tepla, elektrónov a plameňa
Test plameňom je celý o tepelnej energii, elektróny a energiu fotóny .
Ak chcete vykonať test plameňa:
- Vyčistiť a platina alebo nichrómový drôt s kyselinou.
- Navlhčite drôt vodou.
- Ponorte drôt do pevnej látky, ktorú testujete, aby sa vzorka prilepila na drôt.
- Vložte drôt do plameňa a sledujte akúkoľvek zmenu farby plameňa.
Farby pozorované počas plameňového testu sú výsledkom vzrušenia elektrónov spôsobeného zvýšenou teplotou. Elektróny „skočia“ zo svojho základného stavu na vyššiu energetickú hladinu. Keď sa vrátia do základného stavu, vyžarujú viditeľné svetlo. Farba svetla je spojená s umiestnením elektrónov a afinitou elektrónov vonkajšieho obalu k atómovému jadru.
Farba vyžarovaná väčšími atómami má nižšiu energiu ako svetlo vyžarované menšími atómami. Takže napríklad stroncium (atómové číslo 38) vytvára červenkastú farbu, zatiaľ čo sodík (atómové číslo 11) vytvára žltkastú farbu. Sodíkový ión má silnejšiu afinitu k elektrónu, takže na pohyb elektrónu je potrebná väčšia energia. Keď sa elektrón pohne, dosiahne vyšší stav vzrušenia. Keď sa elektrón vráti do svojho základného stavu, má viac energie na rozptýlenie, čo znamená, že farba má vyššiu frekvenciu/kratšiu vlnovú dĺžku.
Plameňový test možno použiť aj na rozlíšenie medzi oxidačnými stavmi atómov jedného prvku. Napríklad meď (I) vyžaruje modré svetlo počas testu plameňom, zatiaľ čo meď (II) vyžaruje zelené svetlo.
Kovová soľ pozostáva zo zložky katiónu (kovu) a aniónu. Anión môže ovplyvniť výsledok testu plameňom. Napríklad zlúčenina medi (II) s nehalogenidom vytvára zelený plameň, zatiaľ čo halogenid medi (II) vytvára modrozelený plameň.
Tabuľka farieb testu plameňa
Tabuľky z testovacie farby plameňom snažte sa čo najpresnejšie opísať odtieň každého plameňa, aby ste videli názvy farieb, ktoré súperia s názvami veľkých škatúľ pasteliek Crayola. Mnohé kovy vytvárajú zelené plamene a existujú aj rôzne odtiene červenej a modrej. Najlepší spôsob, ako identifikovať kovový ión, je porovnať ho so súborom štandardov (známe zloženie), aby ste vedeli, akú farbu môžete očakávať pri používaní paliva vo vašom laboratóriu.
Pretože existuje veľa premenných, test plameňom nie je definitívny. Je to len jeden dostupný nástroj, ktorý pomáha identifikovať prvky v zlúčenine. Pri vykonávaní testu plameňom si dávajte pozor na akúkoľvek kontamináciu paliva alebo slučky sodíkom, ktorý je jasne žltý a maskuje iné farby. Mnohé palivá sú kontaminované sodíkom. Možno budete chcieť pozorovať farbu testu plameňa cez modrý filter, aby ste odstránili akúkoľvek žltú.
| Farba plameňa | Kovový ión |
| Modro-biela | Cín, olovo |
| biely | Horčík, titán, nikel, hafnium, chróm, kobalt, berýlium, hliník |
| karmínová (sýto červená) | Stroncium, ytrium, rádium, kadmium |
| Červená | Rubídium, zirkónium, ortuť |
| Ružovo-červená alebo purpurová | Lítium |
| Lila alebo svetlofialová | Draslík |
| Azúrovo modrá | Selén, indium, bizmut |
| Modrá | Arzén, cézium, meď(I), indium, olovo, tantal, cér, síra |
| Modro zelená | Halogenid meďnatý, zinok |
| Bledo modrozelená | Fosfor |
| zelená | Nehalogenid medi (II), tálium |
| Svetlozelená | bór |
| Jablkovo zelená alebo svetlozelená | bárium |
| Svetlo zelená | Telúr, antimón |
| Žltá zelená | molybdén, mangán (II) |
| Svetlá žltá | Sodík |
| Zlatá alebo hnedožltá | Železo (II) |
| Oranžová | skandium, železo (III) |
| Oranžová až oranžovo-červená | Vápnik |
The ušľachtilé kovy zlato, striebro, platina, paládium a niektoré ďalšie prvky nevytvárajú charakteristickú farbu plameňa. Existuje niekoľko možných vysvetlení, jedným z nich je, že tepelná energia nie je dostatočná na vybudenie elektrónov týchto prvkov dostatočne na uvoľnenie energie vo viditeľnom rozsahu.
Alternatíva plameňového testu
Jednou nevýhodou plameňového testu je to, že pozorovaná farba svetla veľmi závisí od chemického zloženia plameňa (paliva, ktoré sa spaľuje). Preto je ťažké priradiť farby k tabuľke s vysokou úrovňou spoľahlivosti.
Alternatívou k testu plameňom je guľôčkový test alebo pľuzgierový test , v ktorej je vzorkou potiahnutá guľôčka soli a potom zahrievaná v plameni Bunsenovho horáka. Tento test je o niečo presnejší, pretože na guľôčku sa nalepí viac vzorky ako na jednoduchú drôtenú slučku a pretože väčšina Bunsenových horákov je napojená na zemný plyn, ktorý má tendenciu horieť čistým modrým plameňom. Existujú dokonca filtre, ktoré možno použiť na odčítanie modrého plameňa, aby ste videli výsledok testu plameňa alebo pľuzgierov.