Introdução O teste da chama baseia-se no comportamento dos elétrons de um determinado eleme elemento nto quando quando esse esse absorv absorvee e li libe bera ra energi energia. a. Quando Quando isto isto aconte acontece ce,, a chama chama apresenta coloração (espectros) diferente. diferente. De acordo com o modelo proposto por Bohr a primeira lei diz que os elétrons podem podem girar girar em órbitas* órbitas* somente somente a determi determinadas nadas distância distânciass permitid permitidas as do núcleo núcleo atômico. A segunda lei diz que um átomo irradia energia quando um elétron salta de uma órbita de maior energia para uma órbita de menor energia. Além disso, um átomo absorve energia quando um elétron é deslocado de uma órbita de menor energia para uma órbita de maior energia. 1 Significa dizer que quando o elétron da camada de valência absorve energia este elétron passa para um nível mais excitado. E, no retorno ao estado fundamental, o elétron emite uma freqüência de luz característico do elemento. 2 A chama é um componente importante para a avaliação prática dessas leis, pois fornece para o elemento energia capaz de excitar os elétrons. É possível observar o espectro de luz visível produzido pelo elemento na chama. *O conceito de órbitas dos elétrons é um assunto atualmente considerado controverso.
Objetivo O relatório tem como objetivo identificar a coloração resultante do aquecimento de difere diferent ntes es eleme elemento ntoss metáli metálicos cos,, em soluç soluções ões conce concentr ntrada adas, s, e correl correlac acion ionar ar este este fenômeno com o modelo atômico de Bohr.
Parte Experimental -Materiais e reagentes: •
Fio de níquel-cromo
1
•
Bico de Bunsen
•
Tubo de ensaios
•
Pipetador
•
Soluções aquosas de HCl, NaCl, CaCl 2, BaCl2, SrCl2, KCl
-Procedimento: O fio de níquel-cromo foi aquecido na parte oxidante da chama do bico de Bunsen até adquirir a coloração rubra, para então ser mergulhado na solução de HCl, com o objetivo de purificar o fio. Este procedimento foi repetido por várias vezes para garantir a limpeza do fio e que as substâncias que seriam analisadas apresentassem maior grau de pureza. Foi adicionado a um tubo de ensaio, em média, 10 gotas de solução concentrada de Cloreto de Sódio utilizando o pipetador. Em seguida mergulhou-se aproximadamente metade do fio de níquel-cromo (já higienizado e com coloração rubra) na solução e, rapidamente, colocou-o na parte oxidante da chama. Observou-se a mudança de coloração na chama. Novamente o fio de níquel-cromo foi mergulhado na solução de HCl para limpá-lo, com a finalidade de refazer o procedimento anterior com as soluções de cloreto de cálcio, cloreto de bário, cloreto de estrôncio e cloreto de potássio. Observou-se a variação da chama em cada uma das substâncias analisadas.
Resultado e Discussão De acordo com o modelo atômico de Bohr: a energia só é emitida ou absorvida por um elétron quando ele muda de um estado de energia permitido para outro. Essa energia é emitida ou absorvida como fóton dada pela fórmula E=hv, onde E é a energia do fóton, h, a constante de Plank e v a velocidade da onda. Sendo que a energia do fóton é inversamente proporcional ao comprimento da onda eletromagnética (λ). Isto significa dizer que quanto menor o comprimento de onda, maior é a energia do fóton.
3-5
2
As ondas possíveis de se observar neste experimento foram do espectro de luz visível, como mostra a Tabela1.
Tabela 1. Comprimentos de ondas no espectro visível 2,5 Cor Violeta Azul Verde Amarelo Laranja Vermelha
(λ) Comprimento de onda (nm) 380-440 440-490 490-565 565-590 590-360 630-780
Pode-se dizer também que quanto mais energia é necessário para tirar o elétron da camada de valência menor será o comprimento da onda eletromagnética emitida. Nos diferentes compostos metálicos analisados observou-se a mudança na coloração. A Tabela 2 demonstra os resultados obtidos. Tabela 2. Cor da chama de acordo com a solução. Substância NaCl(aq) BaCl2(aq) CaCl2(aq) SrCl2(aq) KCl(aq)
Cor Amarelo Verde Vermelho tijolo Vermelho Violeta
Visto que inicialmente a coloração das substâncias era incolor, avaliou-se a coloração emitida quando exposta a chama e verificou-se que possuem diferentes emissões de comprimentos de ondas no espectro de luz visível.
3
Conclusão Observou-se que cada substância apresentou um espectro de luz diferente na chama, o que significa dizer que as substâncias possuem características eletrônicas diferentes, com a emissão diferente de energia dos fótons, dependendo da quantidade de energia absorvida e liberada durante o aquecimento. Como E fóton=hv é inversamente proporcional ao comprimento de onda (λ), portando é possível identificar, das soluções metálicas concentradas analisadas, qual a ordem crescente de energia que cada elemento absorveu e liberou, ocasionando a mudança de cor. Assim, conclui-se com a Tabela 3, a ordem crescente de energia absorvida e liberada em cada substância. Tabela 3. Ordem crescente de energia eletromagnética do espectro visível (O.C de E) observados no experimento de acordo com a cor emitida por cada substância. O.C de E 1o 2o 3o 4o 5o
Substância SrCl2(aq); CaCl2(aq); NaCl(aq); BaCl2(aq); e KCl(aq)
Cor Vermelho Vermelho tijolo Amarelo Verde Violeta
Portanto este experimento demonstra que é possível identificar um elemento por meio da coloração emitida, devido a quantidade de energia absorvida e liberada do elétron, como explica o modelo atômico de Bohr sobre a quantidade de energia de determinada camada na eletrosfera.
4
QUESTIONÁRIO 1. Porque as diferentes substâncias apresentam cores diferentes ao serem aquecidas? Quando aquecemos uma substância, certa quantidade de energia é absorvida por alguns elétrons que se excitam e saltam do nível de valência para um mais elevado. No retorno para o estado fundamental, este elétron emite radiação eletromagnética em diferentes comprimentos de ondas característico do elemento.
2. Como o modelo atômico de Bohr pode ser usado para explicar esses resultados? O modelo de Bohr explica que os elétrons encontram-se em determinadas camadas energéticas, onde, cada camada possui uma determinada energia que o elétron pode absorver e pular para uma camada mais elevada. Quando retorna para o estado fundamental, este elétron emite fótons pela quantidade de energia liberada. O que se comprova pela emissão de luz em diferentes comprimentos de ondas analisados nos resultados.
5
Bibliografia: 1. BELTRAN, Nelson Orlando; CISCATO, Carlos Alberto Mattoso, Química, 2a
Ed., São Paulo: Coleção magistério 2 o grau. Série Formação Geral, 1994. 234p. 2. SCHIAVON, Marco Antônio; SANTOS, José Mauro da Silva; MANO, Valdir,
Química Geral Experimental I, São João Del Rei: Apostila – Universidade Federal de São João Del Rei, Departamento de Ciências Naturais, 2005, 47p. 3. LOPES, José Leite, A Estrutura Quântica da Matéria, do átomo pré-
socrático às partículas elementares, Rio de Janeiro: Editora UFRJ, 1992, 820p. 4. BROWN, Theodore L.; LEMAY, Eugene; Jr., BURSTEN, Bruce Jr., Química –
A ciência central, 9a ed., São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2005. 5. REES, Martin, Enciclopédia Ilustrada do Universo, São Paulo: Traduzido e
editado por Duetto Editorial, 2008, 552p.
6
