Uso De La Llama Para Identificacion De Metales.docx

IDENTIFICACION DE METALES A LA LLAMA Villarte Jarro Carla Rebeca Departamento de industrias, FCyT UMSS, Cbba Bolivia. Telf.:4291767

Fecha:20/9/2018

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Resumen En este informe hablamos de todo aquello que realizamos en el laboratorio de química general. Hablamos sobre las distintas prácticas que realizamos, las conclusiones a las que llegamos, los beneficios que nos brinda el mechero de bunsen, la energía en presencia de reacciones. Someter diferentes sales a la prueba de llama e identificar mediante este procedimiento los diferentes metales y conocer sus características. Como mencione anteriormente se uso el mechero bunsen, una varilla de vidrio, vidrios de reloj y capsula de porcelana, y algunas sales de metales. Lo que hicimos fue someter las distintas sales que conseguimos a la llama, y se observo que cada metal que tenía distinta sal, la llama se tornaba un color especifico, por ejemplo, del cloruro de sodio (NaCl) al someter esta sustancia a la llama, este se tornó color naranja fuerte. La energía de la llama posibilita la excitación energética de algunos átomos (en estado normal se hallan en estado fundamental). Cuando estos átomos excitados regresan al estado fundamental emiten radiación de longitudes de onda características para cada elemento. Esta energía emitida por los elementos, en este caso en la región visible del espectro electromagnético, es lo que se conoce como espectro de emisión, y es la base no sólo para los ensayos cualitativos a la llama, sino también para técnicas

de análisis cuantitativo como la espectroscopía atómica de emisión. Es por eso que cada sal de metal que introducimos a la llama se tornaba un color que identifica a ese metal. Uso de la llama para la Identificación de metales 1. INTRODUCCIÓN Este informe es de suma importancia ya que se da a conocer uno de los instrumentos clásicos más utilizados en el calentamiento de muestras o reactivos químicos, pues este alcanza altas temperaturas, lo suficiente para derretir numerosas sustancias. También se trata de conocer el comportamiento químico de las diferentes sustancias al ser expuestas al calor, dándonos una variedad de colores para poder así identificarlas rápidamente. Cuando los metales o sus compuestos, se calientan fuertemente a temperaturas elevadas en una llama muy caliente, la llama adquiere colores brillantes que son característicos de cada metal. Los colores se deben a átomos del metal que han pasado a estados energéticos excitados debido a que absorben energía de la llama; los átomos que han sido excitados pueden perder su exceso de energía por emisión de luz de una longitud de onda característica. Los compuestos de estos elementos contienen a los átomos metálicos en forma de iones positivos en el estado sólido, no obstante, cuando se calientan a la elevada temperatura de una llama se disocian dando átomos gaseosos y no iones. De aquí que los compuestos confieran a la llama los mismos colores característicos que los elementos. Estas llamas coloreadas proporcionan una vía de ensayo cualitativo muy adecuada para detectar estos elementos en mezclas y

compuestos. El color de la llama se debe a que los átomos del metal absorben energía de la llama; dicha energía se transforma en luz cuando el átomo vuelve a su estado normal. Los agentes productores del color se usan en forma de sales y raramente como metales en polvo. De las sales metálicas solamente el catión produce el color, mientras que los aniones no influyen directamente en el color, aunque sí lo hacen en la temperatura de la llama, que está relacionada con la excitación de las moléculas. El análisis a la llama es uno de los primeros ensayos que se hacen sobre una sustancia. Los únicos elementos que no dan color a la llama son el Berilio y el magnesio. Ya en 1659, Johann Glauber observó que el color de la llama indica que metales están presentes. A Bunsen y Kirchhoff (dos científicos alemanes del siglo XIX) mientras observaban, desde unos 80 Km. de distancia, un incendio en el puerto de Hamburgo, se les ocurrió hacer pasar por un prisma la luz que venía del incendio. Vieron una luz amarilla intensa como la que habían observado al quemar sodio. Pronto encontraron una explicación: lo que estaba ardiendo era un almacén de salazones. Si era posible deducir la presencia de sodio a distancia observando la luz de las llamas, también sería posible deducir la composición del Sol y de las estrellas simplemente analizando la luz que recibimos de ellas. Algunos metales como el potasio y el estroncio se emplean en dar color a los fuegos artificiales. Merece la pena destacar que los fuegos artificiales fueron monocromos hasta el siglo XIX, ya que se utilizaba el sodio casi en exclusiva. Se necesitaron determinados adelantos químicos para introducir los vivos colores que disfrutamos hoy. Para poder comprender más la experiencia aclararemos algunos conceptos.

1.1Radiación electromagnética: La radiación electromagnética es una combinación de campos eléctricos y magnéticos oscilantes, que se propagan a través del espacio transportando energía de un lugar a otro. A diferencia de otros tipos de onda, como el sonido, que necesitan un medio material para propagarse, la radiación electromagnética se puede propagar en el vacío. El físico alemán Heinrich Hertz, en 1888, realizó los primeros experimentos para detectar físicamente las ondas electromagnéticas. Las radiaciones electromagnéticas se caracterizan por la existencia en cada punto del espacio en que se transmiten de un campo eléctrico y un campo magnético relacionados entre sí. Las ondas electromagnéticas presentan una variación periódica que se propaga en el vacío a una velocidad de 300.000 km/seg. Las ondas electromagnéticas cubren una amplia gama de frecuencias y longitudes de onda. La clasificación no tiene límites precisos ya que fuentes diferentes pueden producir ondas en intervalos de frecuencia parcialmente superpuestos. Las diferentes regiones del espectro electromagnético, son las siguientes:

1) Ondas de radiofrecuencia: Estas ondas se utilizan para propagar señales de radio y televisión. 2) Microondas: Estas ondas se utilizan en el radar y otros sistemas de comunicaciones. 3) Infrarrojo: Estas ondas son producidas por cuerpos calientes y tienen muchas aplicaciones en industria, medicina, astronomía. 4) Luz o espectro visible: Es una estrecha banda formadas por las longitudes de onda para la cual la retina humana es sensible. Las diferentes sensaciones que la luz produce en el ojo, que se denominan colores, dependen de la longitud de onda. 5) Ultravioleta: Su energía es del orden de magnitud de la energía involucrada en muchas reacciones químicas, lo que explica muchos de sus efectos químicos. 6) Rayos X: Tiene numerosas aplicaciones médicas. 7) Rayos gamma ( ). Estas ondas electromagnéticas son de origen nuclear y se superponen al límite superior del espectro de rayos X. 1.2 Los metales: son los elementos químicos (tipo de sustancias) capaces de conducir la electricidad y el calor, que exhiben un brillo característico y que, con la excepción del mercurio, resultan sólidos a temperatura normal.

El concepto se utiliza para nombrar a elementos puros o a aleaciones con características metálicas. Entre las diferencias con los no metales, puede mencionarse que los metales disponen de baja energía de ionización y baja electronegatividad. Los metales son tenaces (pueden recibir fuerzas bruscas sin romperse), dúctiles (es posible moldearlos en hilos o alambres), maleables (se convierten en láminas al ser comprimidos) y cuentan con una buena resistencia mecánica (resisten esfuerzos de tracción, flexión, torsión y comprensión sin deformarse). 1.3 La llama: Llama. es un fenómeno luminoso que se produce por la incandescencia de los gases durante la combustión. Para que la llama comience y quede estable, se debe estabilizar el frente de llama. Para ello, se debe coordinar la velocidad de escape de gases y de propagación de la llama con la entrada de comburente (aire) y combustible. El frente de llama marca la separación entre el gas quemado y el gas sin quemar. Aquí es donde tienen lugar las reacciones de oxidación principales. Si la combustión se efectúa con suficiente, oxígeno, es completa. La llama que se produce en este caso tiene poco poder de iluminación, por lo que se conoce con el nombre de llama de oxidación o llama oxidante, y el exceso de oxígeno es suficientemente alto para oxidar

a los metales. Si falta oxígeno, la combustión es incompleta y la temperatura que se alcanza es más baja; en esta llama se reducen los óxidos de algunos metales; la llama que se produce tiene una luminosidad característica a causa de la incandescencia del carbón que no se quema por falta de oxígeno. Esta llama se conoce con el nombre de llama de reducción. 1.4 Análisis a la llama: El análisis a la llama es uno de los primeros ensayos que se hacen sobre una sustancia. Los únicos elementos que no dan color a la llama son el Berilio y el Magnesio. Ya en 1659, Johann Glauber observó que el color de la llama indica que metales están presentes. A Bunsen y Kirchhoff (científicos alemanes del siglo XIX) mientras observaban, desde unos 80 km de distancia, un incendio en el puerto de Hamburgo, se les ocurrió hacer pasar por un prisma la luz que venía del incendio. Vieron una luz amarilla intensa como la que habían observado al quemar sodio. Pronto encontraron una explicación: lo que estaba ardiendo era un almacén de salazones. Si era posible deducir la presencia de sodio a distancia observando la luz de las llamas, también sería posible deducir la composición del Sol y de las estrellas simplemente analizando la luz que recibimos de ellas. El nitrato de estroncio es un producto indispensable en pirotecnia para obtener fuegos artificiales de color rojo. Algunos metales como el potasio y el estroncio se emplean en dar color a los fuegos artificiales. Merece la pena destacar que los fuegos artificiales fueron monocromos hasta el siglo XIX, ya que se utilizaba el sodio casi en exclusiva. Se necesitaron determinados adelantos químicos para introducir los vivos colores que disfrutamos hoy. Así, la introducción del color rojo se encuentra estrechamente ligada a la historia del

descubrimiento de los elementos químicos, concretamente del estroncio, que es, aún en la actualidad uno de los componentes básicos en la fabricación de los fuegos. Debemos reconocer el color de ciertos elementos a la llama. Saber que son los espectros de emisión. Los químicos estudian cómo diferentes formas de radiación electromagnética interactúan con átomos y moléculas. Llamamos a esta interacción espectroscopía. Así como hay varias clases de radiación electromagnética, hay varios tipos de espectroscopía, que dependen de la frecuencia de la luz que usemos. Comenzaremos nuestra discusión al considerar la espectroscopía UV-Vis —es decir, lo que ocurre dentro de los átomos y las moléculas cuando fotones en el rango UV y visible del espectro (longitudes de onda de alrededor de 10-700\text{ nm}10−700 nm10, minus, 700, space, n, m) son emitidos o absorbidos—. El problema e importancia de esta investigación es para conocer mas sobre la experiencia de identificación de metales a la llama. Nuestro objetivo es identificar algunos metales y conocer sus características de los mismos, sometiendo diferentes sales a la prueba de la llama

2. MATERIALES Y MÉTODOS. En esta primera experiencia que se realizó sobre la identificación de metales a la llama se usó los siguientes materiales y reactivos. 2.1 Materiales usados en el experimento MATERIALES MECHERO BUNSEN VARILLA DE VIDRIO VIDRIOS DE RELOJ VASO DE PRECIPITACION

REACTIVOS SALES DE METALES (NITRATOS, CLORUROS, O SULFATOS) CLORURO DE BARIO, SULFATO FERROSO SULAFATO CUPRICO, SULFATO DE ALUMINIO YODATO DE POTASIO, CLORURO DE SODIO

2.2 Procedimiento a seguir: 1.- Colocar los vidrios de reloj una cantidad pequeña de cada una de las sales, y en un vaso precipitado colocamos el ácido clorhídrico. 2.- Limpiar la varilla de vidrio humedeciéndolo en el ácido clorhídrico, e introducirlo en la llama del mechero. Si en la llama se observa alguna coloración humedecer la varilla en el ácido nuevamente hasta que la llama no se coloree, tener mucho cuidado con el ácido clorhídrico (este paso lo hicimos en la campana extractora para no inhalar el vapor o humo que se crea cuando sumergíamos la varilla caliente al acido). 3.- Cuando la varilla este limpia humedecerlo en el acido clorhídrico y tocar la primera sustancia colocada en los vidrios de reloj, introducir la varilla en la llama y observar y anotar la coloración que adquiere.

4.- limpiar nuevamente la varilla y repetir los pasos anteriores con cada una de las sustancias.

Introducción de una sustancia al fuego

Debemos observar bien el color de la llama cuando se introduce las sales que escogimos, ya que de eso trata la experiencia, debemos ser muy cuidadosos al introducirlo nuevamente la varilla al ácido clorhídrico. 3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Como resultado de esta experimentación se obtuvo los colores de las llamas en cada experimento se comprobó que para cada sustancia tiene una reacción distinta. Como por ejemplo del cloruro de bario al exponerlo a la llama se obtuvo un color verde amarillento.

En la siguiente tabla observaremos los resultados del experimento: TABLA 1. DATOS DE LAS SALES DE METALES (RESULTADO)

SUSTANCIAS Cloruro de bario Sulfato cúprico Sulfato de aluminio

FORMULA COLOR verde BaCl2 amarillento

METAL Bario

COLOR TEORICO Verde amarillento

Cu(SO4)2

Cobre

verde claro naranja Al2(SO4)3 amarillento

505 nm

OK

Verde

543 nm

X

Aluminio

Naranja

535 nm

X

Lila Amarillo intenso Dorado

405 nm

X

660 nm 578 nm

X X

Yodato de potasio KIO3

lila suave

Potasio

Cloruro de sodio Sulfato ferroso

naranja fuerte naranja

Sodio Hierro

NaCl FeSO4

LONGITUD DE ONDA λ ANALISIS

3.1 Observaciones de la experiencia: Observe a medida que hacia el experimento que todas las sales que utilizamos al someterlos al fuego expulsaban un color que los identificaba. 3.1.1. la primera sal fue el cloruro de bario, el color obtenido fue verde amarillento, el metal que identificamos con este color fue el Bario, al investigar por otras fuentes en el internet su color teórico del cloruro de bario es verde amarillento con una longitud de onda de 505 nm tal y como se muestra en la Tabla 1. 3.1.2 Sulfato cúprico fue la segunda sustancia que sometimos al fuego por lo que resulto el color verde claro, el metal de esta sustancia es el cobre, el color teórico es verde, su longitud de onda es de 543 nm

3.1.3 continuamos con sulfato de aluminio que esta sustancia nos dio un color naranja amarillento, o mejor dicho amarillo naranja, el metal es aluminio, el color teórico es naranja y su longitud de onda es 535 nm 3.1.4 con el yodato de potasio nos dio un color lila blanquecino, el metal que sometimos a la llama es potasio, el color teórico es lila su longitud de onda es de 405 nm 3.1.5 cloruro de sodio fue la quinta sustancia que usamos dándonos un color naranja fuerte, el metal que sometimos a la llama es sodio, el color teórico es de un amarillo intenso y su longitud de onda es de 660 nm 3.1.6 sulfato ferroso fue la ultima sustancia que sometimos a la llama dándonos un color naranja, el metal es el hierro, el color teórico es dorado con una longitud de onda de 578 nm. 3.2. Análisis. - pudimos observar que los colores resultantes que obtuvimos al hacer la experiencia nos son iguales al color que debía salirnos, como se observa en la tabla 1 en la parte de análisis solo nos salió correctamente una sustancia que es el cloruro de bario, pero, ¿Por qué paso esto? Al someter a la llama la primera sustancia, teníamos limpio la varilla, sin ningún residuo de otra sustancia, por lo que hicimos correctamente el procedimiento, a la segunda sustancia obtuvimos un color muy similar al color que tenia que salirnos, al ser casi similar diríamos que esto salió correcto, pero en mi opinión no es así ya que tenia que salirnos de igual forma, y vemos que en las demás sustancias también ocurrió lo mismo nos salió un color similar al teórico, esto es por unas cosas supuestas y que si son posibles que hicimos mal:

1. No pudimos haber limpiado del todo la varilla, como para que nos salga un color similar pero no el correcto. Esto es muy importante para que nos salga bien el experimento limpiar muy bien la varilla 2. No utilizamos los materiales correctos que nos decía la guía de laboratorio, como la varilla en vez de eso teníamos que usar alambre de platino, pero usamos una varilla de vidrio, al usar el alambre los colores de las sustancias en la llama los mas seguro es que nos iba a salir los colores correctos 3. Al someter la cuarta sustancia observe que, al limpiar la varilla de vidrio, los restos de la tercera y segunda sustancia estaban en el ácido clorhídrico, por lo que eso debió contaminar la varilla y hacer un efecto de error al someterlo a la llama. Esos son los posibles errores que cometimos al hacer el experimento por lo que, de haberlos evitado y controlado mejor, nos hubiese salido mejor, en especial al reemplazar el alambre de platino por la varilla de vidrio, ya que con el alambre hubiésemos tenido mejores resultados, pero lamentablemente el laboratorio de química no nos brindaba el alambre de platino por lo que lo reemplazamos por otro objeto. Debemos corregir y no cometer esos errores para que el experimento sea un éxito. Los vapores de ciertos elementos imparten un color característico a la llama. Esta propiedad es usada en la identificación de varios elementos metálicos como sodio, calcio, etc. La coloración en la llama es causada por un cambio en los niveles de energía de algunos electrones de los átomos de los elementos. Para un elemento particular la coloración de la llama es siempre la misma, independientemente de si el elemento se encuentra en estado libre o combinado con otros.

4. CONCLUSION. Finalmente, por medio de este experimento, pudimos observar el estado de excitación de algunos elementos, los colores que estos experimentan, utilizando el método de prueba de la llama, que es realizado con ayuda de un mechero, y distintos materiales básicos que hemos mencionado anteriormente. Los elementos presentaron colores distintos a la hora de colocar el alambre en la llama. Se ha llegado a la conclusión de que los resultados obtenidos han sido de una manera cualitativa, no cuantitativa, ya que todo lo hemos observado y analizado metódicamente, sin resultados exactos. REFERENCIAS. 1. Appold, Hans; Feiler, Kurt; Reinhardt, Alfred; Schmidt, Paul. Tecnología de los metales. Ed Reverté, S.A. Barcelona 1985. 139 p 2. Askeland, Donald. Ciencia e Ingeniería de los Materiales. 3ra edición. ITP International Thompson editores. 1998. México. 552 p. 3. Hugo Leonel Ramírez Ortiz. Historia de la Elaboración de los Metales. Universidad de San Carlos de Guatemala. De Maestría en Docencia Universitaria con Especialidad en Evaluación Educativa. Guatemala, Julio de 2005 4. Julio Cesar Sánchez Gómez. Historia de la Ciencia y la Técnica. Ed. AKAL. Madrid 1997. 53p

5. Woodson, C. W. Las chispas identifican un metal. Revista Mecánica Popular. Noviembre de 1959. Obtenida en el sitio www.mimecanicapopular.com 6. Bizarro, M.Historia de los materiales. Extraído del sitio de Internet: www.iim.unam.mx/mbizarro el 20 de Noviembre de 2015. 7. Colectivo de Autores. Guías de prácticas de laboratorio de la asignatura Ciencia de los Materiales. Facultad de Ingeniería Mecánica e Industrial. Universidad Central "Marta Abreu" de las Villas. Cuba. Año 2015. 8. Enciclopedia "Wikipedia". Extraído del sitio https://es.wikipedia.org/ en Enero 2016.