BLUE2 Atomi che colorano la fiamma

29 Marzo 2011

Il gruppo ha a disposizione piccole quantità dei tre composti:

CuCl, cloruro rameoso (formato da cloro e rame),

KCl, cloruro di potassio (formato da da potassio e cloro),

KI, ioduro di potassio (formato da potassio e iodio).

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 cloruro rameoso e il cloruro di potassio possiamo dedurre che il colore verde azzurro proviene dal rame perchè il cloro è sia sul primo è sul secondo rispettivamente unito al rame e al potassio, visto che i colori del primo e del secondo cambiano possiamo capire che il verde azzurro proviene dal rame. Il colore lillà viene invece dal potassio perchè i colori del 2 e del 3 rimangono uguali con soltanto il potassio come elemento che non cambia, quindi il colore è suo. OK

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. le altre sostanze contenente i due elementi è l' ossido di rame. abbiamo messo sulla fiamma l' ossido di rame e il cloruro rameoso e in entrambi i casi abbiamo notato un colore verde e abbiamo capito confermato che è il rame a emettere luce visibile alla fiamma 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?

il fatto che il cambiamento di colore della fiamma arrivi molto più in alto rispetto al filo di Ni-Cr.OK

3. Gli atomi di nichel e cromo, di cui è fatto il filo, emettono luce alla fiamma?

no

3a. Perché? (suggerimento: tenete conto della precedente domanda).

perchè tutti gli elettroni quando si eccitano emettono luce Sì, ma cosa deve accadere prima, affinché si eccitino?

devono separarsi le loro molecole, vaporizzarsi i loro atomi, eccitarsi abbastanza; dovrebbero quindi fare come gli atomi delle sostanze che abbiamo visto noi in laboratorio OK

3b. Cosa si dovrebbe fare per ottenere la luce caratteristica anche di tali atomi (di Ni e Cr)?

dovrebbero subire un'eccitazione superiore (energia elettrica per esempio) 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?

perchè la luce colorata diminuiva a ogni pulitura. 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?

perchè era combinato con quelli di cloro nell'acido, che è difficile da separare. E' un'ipotesi plausibile. Però tenete conto che il metano della fiamma nel bruciare produce atomi di idrogeno liberi, ma questi non emettono la loro luce visibile caratteristica, che richiede eccitazioni al 3°, 4° e 5° . Evidentemente la fiamma non ha una temperatura sufficientemente alta da eccitare a quei livelli l'elettrone dell'idrogeno.

5. Se in una fiamma sono presenti diversi elementi capaci di emettere luce, come si fa a distinguere ciascuno di essi?

bisogna riscaldarle e vedere la luce emessa dagli atomi con uno spettroscopio e riconoscere negli spettri sovrapposti le righe caratteristiche di ogni elemento OK

6. Come fanno gli astrofisici (o astrochimici!) a dire che in una certa stella lontana ci sono determinati elementi?

in base al colore di luce che emette guardandola con uno spettroscopio (come nella risposta precedente) 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)?

il numero atomico, il numero di protoni ed elettroni neutroni. OK (i neutroni non influenzano le orbite)

STORICO

Prima bozza Francesco 29 marzo: Ottimo lavoro. Altri del gruppo devono:

completare le deduzioni: scrivere il ragionamento fatto per capire che è l'atomo K che dà la luce lilla e l'atomo Cu che la dà verde.

Sistemare le risposte alle domande 1, 3, 4b, 5, 6, 7, 10 (completare). Francesco invece dovrebbe seguire e consigliare i compagni (non faticare a posto loro :-)

Seconda bozza 30 marzo ancora Francesco deduzioni, risposte 3a-b, 5, 6, 7, 10

Terza bozza 30 marzo (Ersi risposte 1 e 4b) resta la 7 da correggere

APPROVATA QUARTA BOZZA di Francesco 1° Aprile 2011 (non sono possibili altre modifiche)