YELLOW2 Atomi che colorano la fiamma

29 Marzo 2011

Il gruppo ha a disposizione piccole quantità dei tre composti:

LiCl, cloruro di litio (formato da cloro e litio),

NaCl, cloruro di sodio (formato da da cloro e sodio),

NaI, bromuro di sodio (formato da bromo e sodio).

Problema da risolvere: quale singolo atomo è responsabile di ogni colorazione osservata alla fiamma?

Per testare una sostanza alla fiamma, occorre prima pulire bene l'estremità di un filo al Ni-Cr con l'acido, ribagnandolo e riportandolo alla fiamma più volte, fino a quando questa non si colorerà più. Quindi si fanno aderire uno-due cristallini della sostanza sulla punta del filo bagnato con l'acido e lo si introduce nella parte esterna della fiamma, vicino al cono blu.

E' evidente che con questo metodo si possono mettere nella fiamma non meno di due atomi per volta.

Perciò provando una sostanza non sapremo quale dei due atomi emette la luce osservata.

Ma ripetendo la prova con le altre due sostanze composte, ciascuna delle quali contiene uno degli atomi iniziali, e confrontando i risultati, si dovrebbe riuscire a scoprire quale atomo produce ciascun colore.

Tabella delle osservazioni

Deduzioni: dal confronto tra il primo composto ed il secondo deduciamo che il cloro non colora la fiamma, ed è quindi il litio ad emettere il color rosso porpora, mentre se confrontiamo il secondo composto col terzo, noteremo i due colori uguali, ed essendoci in entrambi il sodio, possiamo affermare che gli atomi di sodio emettono la luce dal caratteristico color arancione/giallino.

Conclusioni:

Questionario

1. Verificate la presenza in laboratorio di altre sostanze contenenti i due elementi che emettono luce visibile alla fiamma (anche le sostanze elementari), e dite come potrebbero essere usate per confermare i vostri risultati.

Dopo averne verificato la presenza (per esempio di un diverso composto del litio: abbiamo ad esempio il carbonato), potremmo sottoporre anche queste ad un saggio alla fiamma e vedere il colore che emettono per poterlo cosi confrontare con quello precedentemente registrato. OK

2. Quale evidenza permette di dire che gli atomi capaci di emettere la luce si distaccano dal solido e passano nel gas della fiamma?

Perchè la fiamma colorata era più alta della fiamma normale, e ciò ci fa intuire che alcuni atomi staccatisi dal solido, hanno reagito col fuoco più in alto. OK

3. Gli atomi di nichel e cromo, di cui è fatto il filo, emettono luce alla fiamma? No OK

3a. Perché? (suggerimento: tenete conto della precedente domanda). L'evidenza che si può notare è la "gocciolina" di composto rimanente sul filo di nichel e cromo che non emette luce e non riesce quindi a sublimare

3b. Cosa si dovrebbe fare per ottenere la luce caratteristica anche di tali atomi?

Sottoporli ad un'eccitazione da energia elettrica o comunque ad una temperatura più alta. OK

4. L'acido (cloridrico) usato per pulire il filo contiene idrogeno e cloro (HCl).

4a. Perché si poteva scartare l'ipotesi che gli atomi di cloro colorano la fiamma già facendo la pulizia del filo? Si poteva subito scartare perchè sennò non avremmo utilizzato cloro (in HCl) per pulire e rendere incolore il filo. OK

4b. Perché l'idrogeno nel tubo a gas emetteva la colorazione lilla mentre gli atomi di idrogeno presenti nell'acido non danno nessuna colorazione? Perché avremmo dovuto sottoporli ad una eccitazione elettrica, o ad una temperatura più alta. OK

5. Se in una fiamma sono presenti diversi elementi capaci di emettere luce, come si fa a distinguere ciascuno di essi? Per distinguere gli elementi si potrebbe utilizzare uno spettroscopio. Questo strumento è in grado di mostrarci lo spettro di quei diversi elementi, e siccome ogni elemento ha un proprio spettro (insieme di righe caratteristiche) sarà possibile distinguerli. OK

6. Come fanno gli astrofisici (o astrochimici!) a dire che in una certa stella lontana ci sono determinati elementi? Si utilizza sempre lo spettroscopio. Esaminando da vicino, lo spettro di una stella si nota che è interrotto da centinaia di piccole linee scure (chiamate righe di Fraunhofer). Queste linee indicano che alcune lunghezze d'onda vengono assorbite dai gas in atmosfera esterna della stella, e da questo, si può determinare quali elementi sono presenti nella stella. OK

7. Se si mette un filo di rame pulito alla fiamma non si osserva nessuna colorazione, così come accade per altri metalli come nichel e cromo. Se invece lo poniamo prima in acido cloridrico otterremo la luce verde smeraldo caratteristica del rame, come se avessimo posto direttamente il cloruro di rame sulla fiamma. Come spiegate questo comportamento? (Una risposta corretta)

A) Sono gli atomi di cloro uniti a quelli di rame che danno la colorazione verde

B) È in realtà l'atomo di cloro che emette la luce verde

C) Il metallo è più difficile da vaporizzare del cloruro di rame OK

D) Il cambiamento di colore della fiamma è dovuto alla reazione chimica tra cloro e rame.

8. Gli atomi volatilizzati nella fiamma emettono la luce (due risposte)

A) in maniera continua

B) a intervalli regolari

C) a intervalli casuali OK

D) solo dopo essersi eccitati OK

9. Se si analizzasse con lo spettroscopio la luce proveniente da un solo atomo (una risposta corretta)

A) si vedrebbe una sola riga per volta OK!

B) si vedrebbero ogni volta due righe: una per il livello di partenza e una per quello di arrivo del'elettrone

C) si vedrebbero contemporaneamente tutte le righe dello spettro in modo continuo

D) si vedrebbe tutto lo spettro a intermittenza irregolare

10. Quali differenze tra gli atomi dei diversi elementi fanno sì che le energie dei livelli n=1, n=2, n=3, ecc... siano diverse in atomi diversi (e di conseguenza gli spettri siano diversi)?

Le energie dei livelli di atomi diversi non coincidono perché l'energia di ogni livello varia a seconda del numero di protoni presenti nell' atomo. OK

STORICO

Prima bozza 29 marzo, Domenico. Ottimo osservazioni, deduzioni, conclusioni, risposte 1, 3, 4a, 8.

Leonardo e Francesco potranno dedicarsi alle altre risposte, anche consultando Domenico.

Seconda bozza 30 Marzo, by Leonardo: risposte 2, 7, 9 errate, 5, 6 corrette,

10 da fare e 2, 7, 9 da correggere per Francesco e Leonardo, se vogliono anche solo guardare la sufficienza arrancata col binocolo.

Terza Bozza Leonardo e Domenico 4-apr : sistemate 4b e 10, tentata la 7 e la 9, da fare bene.

Quarta bozza Francesco sistema risposta 7 il 5 aprile e tenta la 9 sbagliando ancora...

... finché Domenico non sistema la 9 facendo APPROVARE la quinta bozza del gruppo!