Teste Da Chama Pronto2

DE: HAURELIO LUIS, CAROLINA APARECIDA CORRÊA ARRUDA, EDSON PEREIRA. Curso de Engenharia Civil 16/03/09

Relacionar a cor da chama obtida pelo aquecimento de sais com as mudanças Objetivo: Relacionar de níveis energéticos do átomo, identificar o tipo de cada sal através das core da chama.

OBS: a zona oxidante apresenta cor violeta-pálido, quase invisível, e nela os gases sofrem combustão completa. Na zona redutora, que é a região mais luminosa, ocorre a combustão incompleta dos gases. Na zona neutra, encontram-se os gases ainda não queimados. Introdução: Como resultado das baixas energias de ionização de certas espécies, quando os elem elemen ento toss são são irra irradi diad ados os com com luz, luz, a ener energi giaa lumi lumino nosa sa abso absorv rvid idaa pode pode ser  ser  sufi sufici cien ente teme ment ntee elev elevad adaa para para faze fazerr com com que que o átom átomoo perc percaa um elét elétro ron. n. Este Este é denominado fotoelétron e explica o uso de césio (Cs) e do potássio (K) como cátodos em células fotoelétricas. Os elétrons também podem ser facilmente excitados para um nível de energia superior, por exemplo, no experimento de Análise de Chama. Neste experimento, uma amostra do sal é aquecida na chama oxidante do bico de Bunsen, com o auxilio de um fio metálico(grampo) que não interfira no procedimento. Nessa situação, o elétron externo é excitado para um nível de energia mais alto pelo calor da chama. Quando esse elétron retorna ao nível energético inicial, ele libera a energia absorvida sob a forma de luz. A relação de Einstein relaciona essa energia E com o número de onda  ν : E = h ν (onde h é a constante de Planck) h = 6,6262x10 -34Js Para alguns metais a energia é emitida na forma de luz visível, provocando o aparecimento de cores características na chama.  Na realidade, a cor é decorrente das transições eletrônicas em espécies de vida curta que se formam momentaneamente na chama, que é rica em elétrons. No caso do sódio (Na), os íons são temporariamente reduzidos a seus átomos.  Na+ + e → Na A cor amarela do sódio (na realidade um dubleto com máximos em 589,0 nm e 589,2 nm) decorre da transição eletrônica 3s 1 → 3p1, num átomo de sódio formado na chama. As cores características da chama para os diferentes elementos não se devem todas a mesma transição, ou à mesma espécie. Assim, a cor vermelha do lítio (Li) se deve à espécie transiente hidróxido de lítio (LiOH) formada na chama. A Luz visível é uma forma de radiação eletromagnética, como também o são ondas de rádio, as microondas e os raios X. Todas essas formas de radiação transferem energia de uma região do espaço para outra. Quando um feixe de luz encontra um elétron, seu campo elétrico empurra o elétron primeiro em uma direção, depois na direção oposta, periodicamente. Em outras  palavras, o campo oscila em direção e intensidade. O número de ciclos (isto é, a mudança completa de direção e intensidade até voltar a direção e intensidade iniciais)

 por segundo é chamado de frequência da radiação. A unidade de frequência, 1 hertz (1 HZ), é definida como 1 ciclo por segundo. A frequencia da radiação eletromagnética que percebemos como luz visível é cerca de 1015 Hz, isto é, seu campo magnético muda de direção cerca de mil trilhões ( 1015 ) de vezes por segundo ao passar por um determinado ponto. A onda se caracteriza pela amplitude e pelo comprimento de onda. A amplitude é a altura da onda em relação à linha central. O quadrado da amplitude determina a intensidade, ou brilho, da radiação. O comprimento de onda, é a distância entre dois máximos sucessivos. O comprimento de onda da luz visível é da ordem de 500 mm. Comprimentos de onda diferentes correspondem a regiões diferentes do espectro eletromagnético. Nossos olhos detectam a radiação eletromagnética de comprimento de onda entre 700 nm (luz vermelha) e 400 nm (luz violeta). Neste intervalo, a radiação é chamada de luz visível e a frequencia da luz determina sua cor. A chamada luz branca, que inclui a luz do sol, é a mistura de todos os comprimentos de onda da luz visível.

Tabela 1 –  Cores da chama e comprimentos de onda: Espécie Lítio (Li) Sódio (Na) Cálcio (Ca) Potássio (K) Césio (Cs) Bário (Ba)

Cor Vermelho Amarelo Laranja Violeta Azul Verde

Comprimento de onda (nm) 700 580 620 420 470 530

Frequência (10 Hz) 14

4,3 5,2 4,8 7,1 6,4 5,7

Desenvolvimento experimental: - Materiais e reagentes: vidro de relógio, bastão de madeira com fio metálico(grampo)  preso numa das extremidades, bico de Bunsen, sais, ácido clorídrico 50%. - Procedimento experimental: 1- Acender o bico de Bunsen , Observar a cor da chama. 2- Aquecer o grampo oxidado no bico de Bunsen. 3- Mergulhar o grampo no Ácido Clorídrico 50%, repetir esta operação até que o grampo esteja completamente limpo. 4- Levar a ponta do grampo até os tipos de sais selecionados para o experimento e em seguida aquece-los na chama do bico de Bursen. 5- Observar a cor da chama e anotar as modificações na mesma.

Figura 1: Esquema do bico de Bunsen: (1) tubo; (2) base; (3) anel de regulagem do ar primário (ou janela); (4) mangueira do gás; (a) zona oxidante; (b) zona redutora; (c) zona de gases ainda não queimados.

Resultados: Após os procedimentos acima citados obtemos os seguintes resultados: Primeiro que para chegarmos à um resultado perfeito com a reação completa o fio metálico(grampo) precisa estar completamente limpo, ou seja sem oxidação. O primeiro sal resultou na cor amarela, portanto, concluímos que o mesmo é classificado como Sais de Sódio, tais como: NaNO 3, NA3AIF6 e NaCl. O segundo sal resultou na cor laranja, portanto, concluímos que o mesmo é classificado como Sais de Cálcio, tais como: CaCl 2, CaSO4 E CaCO3. O terceiro sal resultou na cor vermelha, portanto, concluímos que o mesmo é classificado como Sais de Estrôncio e Lítio, tais como: SrCO 3 e Li2CO3.

Cálculos de Frequência: Cor Amarelo: Dados: Comprimento de Onda: 580x10 -9 Velocidade da Luz: 3,0x10 8 Onde: λ = Comprimento de Onda, c= Velocidade da Luz, v= frequência v=

c λ

= = v = 3x10 8 5,2x10-14 580x10-9

Cor Laranja: Dados: Comprimento de Onda: 625x10 -9 Velocidade da Luz: 3,0x10 8 Onde: λ = Comprimento de Onda, c= Velocidade da Luz, v= frequência v=

c λ

= v = 3x10 8 625x10-9

=

4,8x10-14

Cor Vermelha: Dados: Comprimento de Onda: 700x10 -9 Velocidade da Luz: 3,0x10 8 Onde: λ = Comprimento de Onda, c= Velocidade da Luz, v= frequência v=

c λ

= v = 3x10 8 700x10-9

=

4,3x10-14

Glossário: Cátodo: numa célula eletroquímica, é o eletrodo no qual ocorre a redução. Células fotoelétricas: transformam energia luminosa em energia elétrica. (ex: células solares)  Energia de ionização: energia necessária para remover um elétron de um átomo gasoso, isolado e no estado fundamental (ou, algumas vezes, de um íon).  Redução: ganho de elétrons por uma substância ou espécie durante uma reação.

BIBLIOGRAFIA; 1- KOTZ,J., C., TRICHEL,P., “Química e Reações Químicas”, 3ª edição, volume 2; Rio de Janeiro, Editora LTC, 1998. 2- Peter Atklins, Loretta Jones, “PRINCIPIOS DA QUÍMICA; Questionando a vida moderna e o meio ambiente.” Porto Alegre, Editora Bookman 2006. NETGRAFIA; http://cienciasexperimentais.blogspot.com/2008/01/teste-dechama.html http://profs.ccems.pt/PauloPortugal/CFQ/Arquitectura_Universo/Anlise  _Elementar/anlise.htm

UNIVERSIDADE BANDEIRANTE DE SÃO PAULO Campus OS

HAURELIO LUIS CAROLINA APARECIDA CORRÊA ARRUDA EDSON PEREIRA FERNANDO DIONE CARLOS

Engenharia Civil-1º ano sala C103

TRABALHO DE QUIMICA

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OSASCO-S.P.