2.6: Prueba de llama

Una prueba de llama es un fenómeno complejo que no se explica completamente. En palabras simples, cuando una solución de sales metálicas, por ejemplo, una solución acuosa de cloruros metálicos se inyecta en una llama, algunos de los iones metálicos pueden ganar electrones y convertirse en átomos metálicos neutros. Los electrones en el átomo pueden ser promovidos desde el estado fundamental a un estado excitado de mayor energía por el fuerte calor de la llama. Los electrones excitados finalmente regresan al estado fundamental ya sea de una sola vez o en varios pasos saltando a estados de energía permitidos más bajos. Cuando los electrones excitados saltan de estados de energía permitidos superiores a inferiores, emiten radiación electromagnética de una longitud de onda específica correspondiente a la brecha de energía entre los estados de energía. Algunas de estas radiaciones pueden caer en la parte visible del espectro de radiación electromagnética. El color que vemos es una combinación de todos los colores en el espectro de emisión, como se ilustra en la Fig. 2.7.1.Figura\(\PageIndex{1}\).

 

Figura\(\PageIndex{1}\): Colores de llama usando un alambre de nicrom (arriba) y los espectros de emisión correspondientes (abajo) de soluciones de cloruro de hierro (izquierda) y cloruro de calcio en agua (derecha). Los espectros de emisión son tomados de Wikipedia/Commons, licencia: dominio público (Creative Commons CC0)

 

La brecha exacta entre los niveles de energía permitidos para los electrones varía de un metal a otro metal. Por lo tanto, diferentes metales tienen diferentes patrones de líneas espectrales en su espectro de emisión, y si algunas de estas líneas espectrales caen en el rango del espectro visible, imparten diferentes colores a la llama. Por ejemplo, la configuración electrónica en estado fundamental del átomo de sodio es 1s ² 2s ² 2p ⁶. Cuando el átomo de sodio está en la llama caliente algunos de los electrones pueden saltar a cualquiera de las etapas de mayor energía permitida, como 3s, 3p, etc. La conocida llama amarilla intensa del sodio es el resultado de electrones excitados saltando de 3p ¹ al estado fundamental 3s ¹ nivel.

 

Figura\(\PageIndex{2}\): Prueba de llama de calcio usando un alambre de nicrom (izquierda), un hisopo con punta de algodón (medio) y una férula de madera (derecha)

 

Procedimiento de prueba de llama

A menudo, las sales de cloruro metálico se utilizan para las pruebas de llama ya que son solubles en agua y más fáciles de vaporizar en la llama de la solución. Las sales de cloruro metálico se disuelven primero en agua. Otras sales metálicas se tratan primero con 6M\(\ce{HCl}\) para disolverlas como cloruros metálicos y luego se usan para la prueba de llama. Un alambre inerte de platino se sumerge en la solución de prueba. Por lo general, el alambre tiene un pequeño bucle en el extremo para hacer una película de la solución que se evapora en la llama. El suministro de aire y combustible a la llama se ajusta para producir una llama no luminosa. El alambre que lleva la solución salina se toca en el borde exterior de una llama en algún lugar en el medio del eje vertical de la llama y se observa el color impartido a la llama. El alambre de nicrom es una alternativa más barata al alambre de platino, aunque el nicrom puede alterar ligeramente el color de la llama. Una férula de madera o un aplicador de madera con punta de algodón son otras alternativas más económicas. El aplicador de férula de madera o hisopo de algodón se sumerge primero en agua desionizada o destilada durante la noche para que el algodón o la madera no se quemen cuando se coloca en una llama por un corto tiempo. La solución salina se aplica luego al extremo de la férula de madera o al hisopo de algodón y se expone a la llama.

Las tablillas de madera y los aplicadores con punta de algodón son desechables, es decir, se desechan después de una prueba de llama. El alambre de platino se puede reutilizar después del lavado. El alambre se sumerge en 6M\(\ce{HCl}\) y luego se calienta en una llama al rojo vivo. El proceso se repite hasta que el alambre no altera el color de la llama. Entonces se puede reutilizar. El alambre de nicrom se puede lavar de la misma manera. Sin embargo, una alternativa más fácil es cortar el bucle del alambre y hacer un nuevo bucle en la porción de extremo fresco. Luego use el cable para la siguiente prueba de llama.

La figura\(\PageIndex{2}\) muestra que las pruebas de llama probadas con cloruro de calcio funcionan igualmente bien con alambre de nicrom, aplicador con punta de algodón y férula de madera. La figura\(\PageIndex{3}\) muestra los colores flameados de algunas soluciones de sal de cloruro metálico expuestas a la llama en un aplicador de hisopo de algodón.

 

Figura\(\PageIndex{3}\): Colores de prueba de llama, de izquierda a derecha: rojo\(\ce{CaCl2}\)\(\ce{CuCl2}\), azul\(\ce{LiCl}\), rojo\(\ce{NaCl}\), amarillo\(\ce{KCl}\), morado\(\ce{SrCl2}\), rojo, carpeta brillante\(\ce{FeCl3}\) y amarillo-verde\(\ce{BaCl2}\). Fuente: tomado de un video de YouTube aportado por Step by Step Science.