RED2 Atomi che colorano la fiamma

29 Marzo 2011

Il gruppo ha a disposizione piccole quantità dei tre composti:

KBr, bromuro di potassio (formato da bromo e potassio),

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

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

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

Nelle foto numero 1-2 vediamo il saggio alla fiamma di KCl e di KBr

1 (Violetto-Lilla)

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.

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

la fiamma colorata arriva molto più in alto rispetto a dove è posto il filo. ciò vuol dire che alcuni atomi si sono staccati e hanno bruciato 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).

Perchè non si forma nessuna gocciolina, quindi le molecole (o i singoli atomi, dato che è una lega cioè un miscuglio) di nichel cromo non si separano né si vaporizzano e perciò non possono bruciare.

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

Bisogna sottoporre gli atomi a più alte eccitazioni (come l'energia elettrica), non per tutti i tipi di atomi la fiamma si colora riscaldandola OK

(l'idrogeno ad esempio che ha poche orbite basta sottoporlo a piccole eccitazioni per vedere il colore caratteristico).L'esempio dell'idrogeno è sbagliato. Anche immettendo nella fiamma idrogeno atomico questo non darebbe la sua colorazione perché, rispetto al tubo con gli elettrodi, la sua temperatura è molto più basta e non è sufficiente a eccitarlo al terzo stato stazionario (la luce visibile la produce diseccitandosi dal 3° al 2° e dal 4° al 2°). Probabilmente la fiamma basta a eccitarlo solo al 2°, ma l'energia prodotta nella transizione dal 2° al 1° non corrisponde a una luce visibile.

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 ogni volta che immergevamo il filo nell'HCl la fiamma colorata diminuiva 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 essendo legato al cloro e dato che la loro molecola non si separava, la colorazione dell'idrogeno non si vede più No: vedi esempio errato risposta 3 (idrogeno e cloro nella fiamma non si eccitano in modo da produrre luce visibile anche se sono già atomizzati. tenete conto che il metano contiene idrogeno, e per bruciare nella fiamma deve per forza atomizzarsi e liberare un po' di idrogeno atomizzato. Ma ciò non basta per avere il colore lilla dello spettro degli atomi di idrogeno)

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

come abbiamo fatto noi oggi, cioè facendo diverse prove con diverse sostanze che contengano gli stessi elementi chimici. Ma se invece le sostanze ce le avete solo mescolate tra loro, dovreste riconoscere qualcosa di caratteristico anche se la luce è "mescolata" usando tecniche come quelle viste in aula 20 e sul libro a pag. 197. bisogna allora guardare la loro luce con uno spettroscopio OK

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

guardando il colore della luce che emette ogni singola stella Il colore delle stelle è più o meno sempre quello; ci vuole la stessa tecnica della precedente domanda: quale? bisogna guardarle con uno spettroscopio e distinguere i diversi elementi dalle righe caratteristiche. 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)?

la massa del nucleo di ogni atomo C'è una cosa che differisce nel nucleo, che è molto più influente della massa... il numero dei protoni OK

STORICO

Prima bozza del 29 marzo di Giacomo e Riccardo. Ottimo e tempestivo lavoro (i primi!!!). Sistemare la seconda parte delle deduzioni e le risposte 1, 3b, 4b, 7, 10. Possibilmente devono essere gli altri a farlo (ma giacomo e riccardo sempre all'erta).

seconda, terza e quarta bozza di giacomo, alessandro e riccardo stesso giorno della prima. Ora mancano solo le risposte 3, 4b (la 1 potrà essere fatta martedì prossimo). Alessandro ha inserito molto bene foto e didascalie.

Indovinate chi dovrà sistemare ciò che rimane se non vorrà tenersi il 2?

Ultima bozza in collaborazione di tutti del 30 marzo completa e viene APPROVATA col massimo dei voti!