Informe 8: Espectro A La Llama

 

  COLEGIO PERUANO NORTEAMERICANO ABRAHAM LINCOLN PROGRAMA DEL DIPLOMA

Química Nivel Medio: Informe de Laboratorio #9

Espectro a la llama

 Alumno: Sebastian Perez Profesor: Ibramn Mendocilla

IV°C

 

Espectro a la llama

I. 

Objetivos   Identificar la longitud de onda en nanómetros según sea la banda de longitudes.   Calcular la variación de la energía

II. 

Marco teórico

  Sales halógenas y oxisales



Sales halógenas básicas: Son compuestos cuaternarios oxigenados e hidrogenados que se forman de la unión de un ácido hidrácido con una base en la que hay predominio de grupos oxidrilos sobre los hidrógenos del ácido. Sales halógenas mixtas: Son compuestos ternarios no hidrogenados ni oxigenados que se forman por la reacción de dos radicales hidrácidos diferentes sobre un mismo metal. Sales halógenas acidas: Son compuestos ternarios hidrogenados que resultan de la saturación parcial de H del ácido hidrácido por un metal. Oxisales: Son compuestos formados por un metal, un no metal y oxígeno.   poseen la siguiente fórmula general: Mx(NmyOz)n1    Propiedades generales de las sales: 1.  Son compuestos iónicos formados por enlaces iónicos 2.  Forman cristales 3.  Solubles en agua (al ser polar el agua, los iones y cationes de la sal se separan) 4.  Puntos de fusión y ebullición alto 5.  Baja dureza y compresibilidad 6.  Son conductoras de la electricidad disueltos en agua o fundidas



  Onda electromagnética



Una “onda” se puede considerar como una perturbación vibraci onal por medio de la

cual se transmite la energía.2  La distancia entre crestas consecutivas de la onda se le denomina longitud de onda () y el número de movimientos completos o ciclos por unidad de tiempo se denomina frecuencia (). El producto de ambas es la velocidad (v) con la cual se mueve a través del agua.

 ×  =   1

Quimica, Raymond Chang, Mc Graw Hill, 10ª Edicion, pag. 126  

2

 Quimica, Analisis de principios y aplicaciones, tomo 1, Lumbreras, pag. 117  

 

Una radiación electromagnética es una forma de energía que se propaga en forma de campos eléctricos y magnéticos oscilantes, perpendiculares entre sí. Las oscilaciones o fluctuaciones de dichos campos en el tiempo les da propiedades ondulatorias y es por eso que se les denomina ondas electromagnéticas.3  Las ondas electromagnéticas se originan mediante la perturbación de un campo eléctrico o un campo magnético, y viajan en el espacio a la velocidad de la luz.

 = 3 × 1 08    // = 3 × 10¹⁰/    Enlace electrovalente



Es una fuerza electrostática de atracción entre un catión y un anión que se forman previa transferencia de electrones de valencia. Los compuestos electrovalentes binarios más representativos se obtienen generalmente de la combinación entre un metal de baja electronegatividad y un no metal de alta electronegatividad. electronegatividad. Por otro lado, los elementos de alta electronegatividad tienen alta energía de ionización y alta afinidad electrónica, y los elementos de baja electronegatividad poseen baja energía de ionización y baja afinidad electrónica. 4  

  Función del ácido clorhídrico

Esta sirvió para la limpieza del alambre de nicromo, tuvo la función de agente de limpieza en este experimento porque la composición que este tiene le permite ser uno de los productos de limpieza más fuertes disponibles en el mercado ya que es extremadamentee potente. extremadament

  Experiencia Max Planck



Cuando un cuerpo es calentado emite radiación electromagnética en un amplio rango de frecuencias. El cuerpo negro (ideal) es aquel que además absorbe toda la radiación que llega a él sin reflejarla, de tal forma que sólo emite la correspondiente a su temperatura.  A fines del siglo XIX fue posible medir la radiación de un cuerpo negro con mucha  precisión. La intensidad de esta esta radiación puede en principio ser calcul calculada ada utilizando las leyes del electromagnetismo. El problema de principios del siglo XX consistía en que si bien el espectro teórico y los resultados experimentales coincidían para bajas  frecuencias (infrarrojo), estos diferían radicalmente a altas frecuencias. Este  problema era conocido con el provocativo nombre de “la catástrofe ultravioleta”, ultravioleta”, ya

que la predicción teórica diverge a infinito en ese límite.5 Este fenómeno fue explicado

por Max Planck que debió sacrificar los conceptos básicos de la concepción ondulatoria de la radiación electromagnética. Y llego a la conclusión de que para que sea resuelta la catástrofe era necesario aceptar que la radiación no es emitida de

3 4 

Quimica, Analisis Raymond Mc Graw Hill, 10ª Edicion, 128   Quimica, deChang, principios y aplicaciones, tomo 1,pag. Lumbreras, pag. 77   Max Planck y la teoría cuántica, AstroMía AstroMía  http://www.astromia.com/biografias/planck.htm  

5

 

manera continua sino en cuantos, de energía discreta, a los que llamamos fotones.  

  Teoría de Bohr



Esta consistió en que las emisiones o absorciones de radiación electromagnética se producirían únicamente cuando alguno de los electrones pasase de una órbita a la otra. Este modelo surgió de su colaboración con Rutherford y revolucionó la física atómica. Bohr combinó el modelo con la teoría cuántica de Planck y las teorías de Einstein. El sugiere que los electrones se disponen en capas o niveles de energía a considerable distancia del núcleo y que giran alrededor de éste, como los planetas lo hacen alrededor del sol. Esta disposición se llama configuración electrónica. Los electrones no se disponen de cualquier modo, sino que en cada capa hay un número determinado de ellos6.

6

https://sites.google.com/site/teoriabohr/explicacion    Teoría de Bohr  Bohr https://sites.google.com/site/teoriabohr/explicacion

 

III. 

Materiales/Reactivos

Materiales

Cantidad

Descripción

Beaker 

1

Tiene forma cilíndrica y posee un fondo plano. Capacidad: 30cm3 Incertidumbre: ±5%

Ácido (HCl) clorhídrico A determinar

Es una disolución acuosael del gas cloruro de hidrógeno (HCl) usado para limpiar alambre de nicromo.

Mechero Bunsen

1

Luna de reloj

1

Recipiente cilíndrico sellado con tapa rosca, el cual posee un pequeño tubo con una abertura capaz de entregar agua Es un vidrio redondo convexo utilizado como base para las sales. Utilizado para permitir que las sales reaccionen con el calor de manera dócil.

Alambre nicromo

de 1

Reactivos: cantidad a determinar                   

 

         

MgSO4  AgNO3  BaCl2  SnCl2 2H2O KCl PbCl2  NaCl HgCl2  CdCl2  CoCl  6H O 2 2 CaCl2  Fe2 (SO4)3  CuSO4 5H2O K2Cr2O7  AlCl3 6H2O

 

Procedimiento:

1.  Primero, se tienen que ordenar los reactivos en las mesas, aparte de la pizarra con la formula molecular de los reactivos en una tabla. 2.  Luego, se prepara el mechero bunsen junto a los materiales como el alambre de nicromo y el ácido clorhídrico(HC clorhídrico(HCl). l). 3.  Una vez lista la mesa es necesario limpiar el alambre de nicromo, para comenzar, utilizando ácido clorhídrico (HCl) cuya cantidad no será tomada en cuenta porque en este caso su función consistirá en la limpieza. 4.  Luego, se quema el alambre, para verificar que no haya ninguna sustancia y que limite la reacción producida. 5.  Después, se necesita la utilización de los lentes de seguridad y de los guantes para evitar quemaduras o daño por las sales. Se agrega la sal reactante a una luna de reloj, y como lo es en el caso del ácido clorhídrico se le agrega una cantidad la cual no será tomada en cuenta porque no analizamos eso en este experimento. Posteriormente, utilizando el alambre de nicromo se extrae una mínima cantidad de la sal, esta se colocará en la parte baja de la llama del mechero bunsen, la cual se realiza en combustión completa. Se coloca ahí hasta que se produzca el salto de niveles de los electrones liberando una luz, ocasionando un cambio de color, además tiene que ser seleccionado el color que se ve primero. p rimero. 6.  Luego, el alambre tiene que ser lavado con el ácido clorhídrico(HCl) porque las sales se carbonizan ahí y tiene que estar limpio para que se pueda seguir utilizando. 7.  Después se tiene que anotar el color producido para luego determinar la longitud de onda aproximada dependiendo del color que se ve. 8.  Finalmente, se repite este proceso con cada una de las sales para luego realizar el análisis de los datos obtenidos. Medidas de seguridad:

  Se utilizaron los lentes de seguridad, porque al momento de que la sal reacciona por



el calor libera gases que son dañinos para el ojo humano.   Por otro lado, se utilizaron los guantes por la alta borrosidad de las sales en la piel



humana. IV. 

Datos brutos y procesados Datos brutos: Color

Longitud de onda λ (nm) 

Rojo

625-740

Naranja

590-625

 Amarillo

565-590

Verde

520-565

 Azul

450-500

 

 Añil

430-450

Violeta

380-430

  Datos procesados: Muestra

MgSO4

Anión

Catión

Color

λ (nm) 

SO4-

Mg++

Violeta

380nm

NO3-

Ag+

Naranja tenue

590nm

Cl-

Ba++

Amarillo

565nm

SnCl2 2H2O

Cl- 

Sn++

Violeta

390nm

KCl

Cl- 

K+

Naranja tenue

590nm

Cl- 

Pb++

Violeta

390nm

Cl- 

Na+

Naranja tenue

590nm

Cl- 

Hg++

Violeta

400nm

Cl- 

Cd++

AgNO3  BaCl2 

PbCl2 NaCl

HgCl2  CdCl2  430nm Violeta intenso CoCl2 6H2O

Cl- 

Co++ 580nm Amarillo

CaCl2  Cl- 

Ca++

625nm Rojo

Fe2 (SO4)3 SO4= CuSO4 5H2O

Fe+++

Violeta/añil

430nm

 

Cu++

Verde

540nm

K2++

Amarillo

565nm

Violeta

400nm

SO4=  K2Cr2O7 Cr2O7= AlCl3 6H2O -

Cl  

+++

Al

  V. 

Análisis

Muestra

h (s) 

ΔE (J) 

MgSO4

7.89×1014 s

5.23×10-19 J 

AgNO3 

5.08 ×1014 s

3.37×10-19 J 

BaCl2 

5.31×1014 s

3.52×10-19 J 

7.69×1014 s

5.10×10-19 J 

KCl

5.08×1014 s

3.37×10-19 J 

PbCl2

7.69×1014 s

5.10×10-19 J 

NaCl

5.08×1014 s

3.37×10-19 J 

HgCl2 

7.50×1014 s

4.97×10-19 J 

CdCl2 

6.98×1014 s

4.63×10-19 J 

CoCl2 6H2O

5.17×1014 s

3.43×10-19 J 

CaCl2 

4.80×1014 s

3.18×10-19 J 

Fe2 (SO4)3

6.98×1014 s

4.63×10-19 J 

CuSO4 5H2O

5.56×1014 s

3.69×10-19 J 

K2Cr2O7

5.31×1014 s

3.52×10-19 J 

SnCl2 2H2O

 

AlCl3 6H2O

7.50×1014 s

4.97×10-19 J

 

VI. 

Conclusiones

En el experimento sefinales pudo tuvieron identificar la longitud de onda problema ya que losrealizado resultados coherencia entre todasde lascada sales sal y essin unningún indicio de que se realizó un buen experimento. Además, se calculó la variación de la energía a partir de la frecuencia y la constante de Planck. Sin embargo, hubieron sales que fueron difíciles de hallar exactamente su longitud de onda por el extraño color que tenían. Resultados:

En cuanto a los resultados pude encontrar una relación la cual consistía en que a menor longitud de onda se obtiene una mayor frecuencia y por lo tanto una mayor variación de energía. Sin embargo, no hay una relación en cuanto a las tonalidades de los colores con respecto a la frecuencia y la variación de energía. Limitaciones:

1.  La limitación principal es la percepción del color durante la reacción ya que aparte de que el tiempo de reacción es corto la percepción del color varía dependiendo de la persona por las diferentes perspectivas y esto lleva a resultados no precisos. 2.  Otra limitación es que los reactivos o sales al momento de ser carbonizadas pueden adherirse en el mechero afectando a la reacción de las demás sales ya que el mechero está contaminado por la sal. Recomendaciones:

1.  Se necesita un colorímetro para tener acceso a todas las tonalidades de los colores y poder obtener un nombre exacto o saber con más exactitud por donde se ubica. 2.  La solución es no pegar el alambre al borde del mechero porque se termina carbonizando ahí así que tienes que calcular bien para no estar cambiando todo el mechero para que no sea una limitación para el experimento.

VII. 

Bibliografía

 

QUIMICA (04 de 09 de 2017) Raymond Chang. Mc Graw Hill. Edicion. pag. 126

10ª

QUÍMICA (04 de 09 de 2017). Análisis de principios y aplicaciones. tomo 1. Lumbreras. pág. 117 ASTROMÍA (04 de 09 de 2017). Max Planck y la teoría cuántica. Obtenido de: http://www.astromia.com/biografias/planck.htm  http://www.astromia.com/biografias/planck.htm  TEORÍA DE BOHR (04 de 09 de 2017). Explicación Obtenido de: https://sites.google.com/site/teoriabohr/explicacion  https://sites.google.com/site/teoriabohr/explicacion 

 

VIII. 

Anexos

Anexo #1:

En el siguiente anexo podemos ver cómo era colocado el alambre de dicromo, este es colocado a un costado de la llama en combustión completa con un reactivo.

 

Anexo #2:

Podemos ver que este es una diferente sal por el diferente color obtenido, además se puede presenciar el beaker con acido clorhídrico