EVALUACIÒN DE METALES MEDIANTE SU ESPECTRO DE EMISION ATÒMICO

Vista previa del material en texto

EVALUACIÒN DE METALES MEDIANTE SU ESPECTRO DE EMISION ATÒMICO
1. Introducción:
En todas las prácticas de laboratorio en las que se utilice la llama, es necesario
conocer sus propiedades y para qué es útil. En este caso se utilizará para ponerla
en combustión con distintas sales, las cuales al arder emitirán colores, esto se
conoce como ensayo de la llama. El ensayo a la llama es un procedimiento usado
en Química para detectar la presencia de ciertos iones metálicos. Cada elemento
presenta un color característico cuando se lo pone en contacto con la llama. 
Cuando reciben energía, los electrones del átomo, "saltan" a un nivel superior, se
dice entonces que el átomo se encuentra en un estado excitado. Cuando los
electrones liberan esa energía, vuelven a su estado fundamental, y es posible ver
el color en la llama. 
¿Cuáles son los reactivos y productos de la combustión? Los componentes
mayoritarios del gas combustible son generalmente hidrocarburos saturados de
bajo peso molecular e hidrocarburos no saturados en proporciones variables. 
La combustión se logra utilizando un mechero que permita la mezcla de dichos
gases combustibles y el oxígeno del aire que actúa como comburente. 
2. Marco teórico: 
 La luz: es una radiación que se propaga en forma de ondas, las ondas que
se pueden propagar en el vacío se laman “Ondas Electromagnéticas”.
Además la luz es la radiación visible del espectro electromagnético que
podemos captar con nuestros ojos y está compuesta por diminutas
partículas llamadas fotones, permitiéndonos visualizar todo los que nos
rodea, aportando color y sentido a la vista.
 Luz visible: se produce por la reorganización de átomos y electrones.
Posee una longitud de onda de 350 nm a 750 nm, con una frecuencia que
depende de los niveles en que salta un electrón.
 Longitud de onda (λ): es la distancia que existe entre dos crestas o valles
consecutivos, esta describe cuan larga es la onda, las cuales tienen
longitudes que representan la distancia real recorrida que no siempre
coincide con la distancia del medio o de las partículas en que se propaga la
onda. 
 La frecuencia (v): es el número de oscilaciones (vibraciones completas)
que efectúa cualquier partícula, del medio perturbado por donde se
propaga la onda en un segundo. 
 La llama: produce la combustión de un inflamable en una atmósfera rica
en oxígeno, se observa una emisión de luz que puede llegar a ser intensa.
La llama es provocada por la emisión de energía de los átomos de algunas
partículas que se encuentran en los gases de la combustión, al ser
excitados por el intenso calor generado en este tipo de reacciones. Se
originan en reacciones muy exotérmicas y desprenden gran cantidad de
energía en forma de calor y están constituidas por mezclas de gases
incandescentes.
2.1.Variables 
 Independiente: el modelo a seguir para 
 Dependiente: los colores resultantes después de cada muestra.
 Controladas: 
Temperatura 313 ± 1 K
Concentración de HCl(ac) 1M
Longitud del alambre de nicrom. 5.0 ± 0.1 cm 
3. Pregunta de investigación: 
 ¿es posible determinar que elemento se encuentra en una determinada 
sal, mediante el ensayo a la llama?
4. MATERIALES Y REACTIVOS 
Materiales:
 1 frasco pequeño de vidrio
 14 alambre de nicrom de 5cm
 1piceta
 14 tubos de precipitados
 1 probeta (± 0,05 mL)
 Insumos:
 100 mL Agua destilada
 10 mL HCl(ac) 1M
5. METODO DE OBTENCION DE DATOS 
1. Mide 5cm de alambre de nicrom. Trata de que su superficie sea plana y 
lineal.
2. enrolla un extremo del alambre para recoger con este la sal que será 
expuesta a la llama.
3. limpia el alambre antes de poner la muestra de las sales sobre este. Para la 
limpieza es necesario que se sumerja en HCl(ac) (1M) contenido en los tubos de 
ensayos. Luego, enjuaga con agua potable y posteriormente con agua 
destilada.
4. seca el alambre poniéndolo en exposición con el fuego, de modo que podrá 
verificar la presencia erróneo e innecesaria aun de sales o analitos. Con esto se
asegura la esterilización del alambre y se verifica que ningún factor influya en 
los colores posteriores.
5. coloca la sal en el extremo enrollado del alambre de nicrom.
6. expone la punta del alambre a la llama, exactamente en la parte más 
caliente de la llama no luminosa.
7. observa detalladamente y de manera inmediata la coloración que transmite 
la muestra a la llama.
8. De la misma manera, deberás pasar los demás sales por este 
procedimiento.se recomienda realizar todo el proceso dos veces con fin de 
corroborar los colore obtenidos a partir de la observación.
6. METODO DE PROCESAMIENTO DE DATOS 
Para el procesamiento de los datos obtenidos es necesario contrastar las
observaciones de la primera experiencia y la duplicación del proceso. A partir de
estos colores, nos remitimos a la teoría para conocer los valores de la frecuencia,
la longitud de onda y por ende, los niveles de excitación. En base a ello, se
conocerá la posición de los elementos dentro de la tabla periódico y se podrá
identificar los metales que estuvieron presentes en las muestras de las sales. 
Nº Muestras Formula Color de llama
1 Magnesio MgCl Azul violáceo
2 Potasio KCl Violeta
3 Litio LiCl Rojo
4 Calcio CaCl2 Anaranjado
5 Bario BaCl2 Amarillo verdoso
6 Níquel NiCl3 Verde
7 Fierro FeCl3 Amarillo
8 Aluminio AlCl3 Verde Turquesa
9 Sodio NaCl Anaranjado
7. OBTENCION Y PROCESAMIENTO DE DATOS 
Tabla nº 1. 
 Muestras de las experimentaciones realizadas 
TABLA Nº 2
Color de la llama observada en reacción con los reactivos sólidos y
los datos teóricos de longitud de onda y frecuencia
Durante la experimentación se observó que los resultados de los colores no estuvieron muy 
marcados pues si bien vemos existen muestras en las que nos resultó un amarillo verdoso o un
azul violáceo
Color de llama Longitud de
onda 
Frecuencia
(x 1014 Hz)
Energía 
(x 10-19 J)
(x 10-9m)
1 Azul violáceo 466 6,4378 4,2682
2 Violeta 435 6,8966 4,5725
3 Rojo 700 4,2857 2,8414
4 Anaranjado 625 4,8000 3,1824
5 Amarillo verdoso 580 5,1724 3,4293
6 Verde 565 5,3097 3,5203
7 Amarillo 590 5,0848 3,3712
8 Verde Turquesa 540 5,5556 3,6834
9 Anaranjado 625 4,8000 3,1824
10 Azul verdoso 480 6,2500 4,1438
Para poder determinar la composición de las muestras, necesitamos conocer las longitudes de
onda y la frecuencia, esto lo obtendremos de acuerdo las fórmulas que a continuación se
presentaran. 
Frecuencia:u=Cl
¿ 3,00 x 10
8m /s
466 x10−9m
=6,4378 x 1014Hz
 Energía:E=hv=hc
n
 
E=6,63 x10
−34 J . s x3.00 x108m /s
466 x10−9m
=4,2682 x10−19J
Longitud de onda: 
Cabe resaltar que para hallar la longitud de onda tenemos que tener en
cuenta los estándares de los colores ya establecidos de los colores:
u=frecuencia
C = velocidad de la luz
L= longitud de la onda
C=velocidad de la luz 3.00 x
108 m/s
h=La constante de Planck, 
6,63 x 10-34 J.s
n= Longitud de onda en m
 
Fuente: http://www.cienciaredcreativa.org/q1/TP1%20ensayollama.pdf
Tabla nº3
Mediante esta fórmula se puede conocer los niveles en que se encuentran los 
electrones excitados por calor de la llama: 
v= K (
1
na
2−
1
nb
2)
K= 109677.76 cm-1
Relación entre la frecuencia, el color ante la llama y los niveles de excitación de
los electrones. 
Color final de la
llama
Frecuencia
(x 1014 Hz)
Nivel inicial del
electrón
Nivel final del
electrón
Azul violáceo 6,4378 6 2
Violeta 6,8966 7 2
Rojo 4,2857 3 2
Anaranjado 4,8000 5 2
Amarillo verdoso 5,1724 3 2
Verde 5,3097 3 2
Amarillo 5,0848 3 2
Verde Turquesa 5,5556 3 2
Anaranjado 4,8000 7 2
Azul verdoso 6,2500 3 2
Como se observa, los átomos de los elementos han variado pues si
observamos de un valor alto ha descendido, obteniendo un electrón final cuyo
nivel es 2
Cabe resaltar que el nivel inicial de los electronesse asumió el nivel 2, debido a
que la línea de espectro visible es de Balmer, cuyo nivel es 2. 
Habiendo obtenido esto podemos determinar el elemento corroborándolo con
la tabla periódica.
8. Evaluación y conclusiones 
A) Aspecto 1
Formulación de conclusiones:
Si es posible determinar el metal (elemento) que se encuentra
en la sal pues estos se pueden corroborar y contrastar con los
datos teóricos.
El uso de la constante de Plack y la teoría de emisión y
absorción de energía fueron fundamentales para la realización
de nuestro experimento, pues sin estas no hubiésemos podido
determinar los resultados que se requerían.
No obstante el uso del mechero bunsen es uy importante ya
que nos proporciona unos colores un poco más definidos.
Los metales reaccionan al someterlos al fuego, pues sus
electrones se ven alterados como se muestra en la
experiencia
B) Aspecto 2
Evaluación de procedimientos:
Al realizar este experimento se nos presentaron ciertas
limitaciones, por ejemplo al momento de observar el color de
la llama, en algunas ocasiones esta era confusa puesto que el
color verdadero solo aparecía por unos segundos.
Al momento de utilizar el alambre de nicrom en otra muestra
se generaba cierta duda si era eficaz la limieza que se le hacía
con el Cl-(ac).pues puesto que no eliminaba por completo los
residuos de las muestras anteriores.
El tipo de error fue sistemático por lo anteriormente ya
explicado (uso del alambre de nicron).
C) Aspecto 3
Mejora de la investigación:
Los estudiantes deberán estar muy atentos para observar la
primera muestra de color en cada muestra, puesto que a
veces ya pasado un tiempo el color cambia y este suele ser el
erróneo.
Tenemos que estar seguros que se ha eliminado todos los
residuos de las muestras anteriores, al momento de limpiar el
alambre de nicron pues podría alterar el espectro de alguno de
los metales.
Sería conveniente usar el alambre de platino ya que tiene un
punto más alto de fusión que el nicron
Bibliografía:
 http://aprendiendoquimica3.blogspot.com/2012/09/ensayo-la-llama.html 
 https://puraquimicaulaciencias.files.wordpress.com/2010/08/ensayos-a-la-llama- 
colores-de-los-algunos-metales-a-la-llama.pdf 
 http://www.cienciaredcreativa.org/q1/TP1%20ensayollama.pdf 
 http://dqino.ua.es/es/laboratorio-virtual/ensayos-a-la-llama.html 
 http://astrojem.com/teorias/espectroelectromagnetico.html 
 http://aulas.iesjorgemanrique.com/calculus/quimica/practicaslab/llama/llama.html 
http://aulas.iesjorgemanrique.com/calculus/quimica/practicaslab/llama/llama.html
http://astrojem.com/teorias/espectroelectromagnetico.html
http://dqino.ua.es/es/laboratorio-virtual/ensayos-a-la-llama.html
http://www.cienciaredcreativa.org/q1/TP1%20ensayollama.pdf
https://puraquimicaulaciencias.files.wordpress.com/2010/08/ensayos-a-la-llama-colores-de-los-algunos-metales-a-la-llama.pdf
https://puraquimicaulaciencias.files.wordpress.com/2010/08/ensayos-a-la-llama-colores-de-los-algunos-metales-a-la-llama.pdf
http://aprendiendoquimica3.blogspot.com/2012/09/ensayo-la-llama.html