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LABORATORIO DE QUIMICA N°6

IDENTIFICACION DE CATIONES POR COLORACION A LLAMA

GERALDIN URBANO SANDOVAL NEILA ALEJANDRA CONTRERAS CARVAJAL GRECIA ALEJANDRA SIERRA RAMIREZ

1641153 1641128 1641157

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS Y DEL AMBIENTE INGENIERIA DE AGROINDUSTRIAL QUIMICA ORGANICA SAN JOSE DE CUCUTA 2018

LABORATORIO DE QUIMICA N°6

IDENTIFICACION DE CATIONES POR COLORACION A LLAMA

GERALDIN URBANO SANDOVAL NEILA ALEJANDRA CONTRERAS CARVAJAL GRECIA ALEJANDRA SIERRA RAMIREZ

1641153 1641128 1641157

GABRIEL SILVA DOCENTE

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS Y DEL AMBIENTE INGENIERIA DE AGROINDUSTRIAL QUIMICA ORGANICA SAN JOSE DE CUCUTA 2018

TABLA DE CONTENIDO Introducción----------------------------------------------------------------------------------------- 4 Marco teórico--------------------------------------------------------------------------------------- 5 Tabla de materiales ------------------------------------------------------------------------------Procedimiento-------------------------------------------------------------------------------------Resultados -----------------------------------------------------------------------------------------Conclusiones---------------------------------------------------------------------------------------Bibliografía-------------------------------------------------------------------------------------------

OBJETIVOS 

Identificar los cationes por la coloración a la llama

INTRODUCCION Este trabajo se hará con el fin de rebelar los colores enmascarados, a través de la llama del mechero y también se puede hacer por vidrios adecuados coloreados. El analis de la muestra se utiliza con poca frecuencia, estos ensayos se basan en hechos de que los compuestos de algunos metales, cuando son volatilizados por la llama, emite vapores que imparten a la llama misma colores característicos.

MARCO TEORICO Uno de los métodos más tradicionales de ensayo en un laboratorio químico (y tal vez uno de los primeros métodos de análisis químicos desarrollados, pues ya se llevaba a cabo en el siglo XVII) es el ensayo a la llama de las sustancias. Se trata de un ensayo de tipo cualitativo, es decir, con él podemos averiguar qué sustancias contiene nuestra muestra problema, pero no en qué proporción (para esto último haría falta un ensayo cuantitativo). Esto hace que el resultado del análisis sea un poco subjetivo, es decir, depende de la persona que lo realiza, que debe asignar un elemento químico al color observado. Dada su importancia, antes de considerar las coloraciones de los distintos ensayos a la llama, hablaremos de la llama en sí misma y de sus características. La llama de un mechero Bunsen puede actuar como fuente térmica y luminosa, pero también como reactivo químico con poder oxidante y reductor. El hecho de que una llama tenga más capacidad oxidante o más capacidad reductora, se puede lograr regulando la entrada de aire. Así, tenemos: 

La combustión con exceso de aire produce una llama oxidante (exceso de oxígeno, O2) y los componentes del combustible arden totalmente, por lo que resulta incolora.



La combustión con defecto de aire, por su parte, es incompleta y produce una llama reductora. De esta forma queda carbón incandescente muy subdividido y un exceso de monóxido de carbono, CO. Esta llama es poco calorífica, brillante, reductora y tóxica.

No toda la llama del mechero es reductora u oxidante, sino que, en verdad, aunque en distinta proporción, todas las llamas presentan zonas reductoras y oxidantes, es decir, dos partes diferenciadas: el cono interior, brillante y reductor, de combustión incompleta y baja temperatura y el cono exterior, incoloro, oxidante y de gran poder calorífico, donde se produce, como hemos dicho antes, una combustión completa. En los ensayos a la llama, de los cuales hablaremos en esta entrada, generalmente se usa inicialmente la base de la llama (menos calorífica) y seguidamente se puede utilizar la zona oxidante, más calorífica, con diferentes propósitos.

Ensayos de coloración a la llama: fundamento En el ensayo de coloración a la llama ésta actúa como fuente energética. De esta forma, 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. La longitud de onda de la radiación emitida dependerá, concretamente, de la diferencia de energía entre los estados excitado y fundamental según la fórmula de Planck para las transiciones electrónicas (E = h·v, donde E es la energía de la transición, h la constante de Planck y v la frecuencia). Sin embargo, puesto que la llama no es una fuente muy energética, sólo es capaz de excitar átomos que exijan poca energía para ser excitados (que presenten transiciones electrónicas poco energéticas) esencialmente en la zona visible del espectro (por ejemplo, alcalinos y alcalinotérreos y algunos otros, como cobre y talio; cabe destacar, no obstante, que el berilio y el magnesio, dos alcalinotérreos, no dan color a la llama). Realización del ensayo a la llama y coloraciones características El ensayo se realiza con un hilo de platino limpio, procurando que el compuesto sea lo más volátil posible. Para lograr esta volatilización, con frecuencia se humedece con ácido clorhídrico (frecuentemente se forman haluros volátiles) si bien, dependiendo del contraión del metal correspondiente, se pueden requerir distintos procedimientos de análisis. Por ejemplo, si tenemos un silicato, se mezcla primero con CaSO4 en proporción 1:1, ambos muy bien pulverizados, y se empastan con 2 o 3 gotas de clorhídrico concentrado, llevándose la mezcla a la llama, o si tenemos los sulfuros insolubles, se tuestan inicialmente para transformarlos en SO4(2-) y luego se humedecen en ácido clorhídrico concentrado; los sulfatos poco solubles se reducen previamente a sulfuros manteniéndolos un rato en la zona reductora de la llama. Una vez que se tiene el compuesto a ensayar en el extremo del hilo de platino, se introduce en la llama; primero se hace en la base de la llama para evitar que los compuestos más volátiles pasen desapercibidos y después se ensaya en zonas de mayor temperatura. En función del color que se produzca en la llama, el ensayo será positivo para un elemento u otro; en ocasiones, para observar mejor el color, se suelen usar vidrios coloreados.

Así, ¿cuáles son las coloraciones más características de los distintos elementos que se pueden ensayar a la llama? ¿Qué elemento cabe suponer si aparece un color u otro? o

Carmín: litio. Color muy persistente y fácil de observar. Aún así, se puede observar a través de un vidrio azul, en cuyo caso se ve violeta, y a través de un vidrio verde, que deja de observarse el color.

o

Anaranjada o rojo ladrillo: calcio. Se trata de un color fugaz (por volatilidad), fácil de confundir con el estroncio. Si se observa a través de un vidrio azul se ve de color verde.

o

Escarlata: estroncio. Es un color fugaz y, como hemos dicho, por esto mismo resulta fácil confundirlo con el calcio, más por su fugacidad que por semejantes en la tonalidad. En efecto, ya vimos en la entrada sobre los colores en los fuegos artificiales que el estroncio suele ser el responsable del color rojo de los mismos.

o

Amarillo: sodio. Se trata de un color intenso y reconocible. El color es invisible a través de un vidrio azul de cobalto, por lo que se usa para evitar que el sodio actúe como interferente en el ensayo de otros elementos, como por ejemplo el potasio. A través de un vidrio verde se ve amarillo anaranjado. El sodio es muy frecuente como contaminante en sales de otros elementos metálicos y no es rara su interferencia.

o

Violeta pálido: potasio. Es un color difícil de observar, además de que el sodio suele interferir. Por este motivo se suele observar a través de un vidrio azul de cobalto, para que el sodio no interfiera, en cuyo caso se observar un violeta púrpura.

o

Verde pajizo: bario. Es difícil de excitar (transición electrónica energética) por lo que requiere una llama con bastante potencia. Si la llama no es adecuada no se podrá observar.

o

Verde puro: talio (en llama reductora) y teluro (en llama oxidante). El talio sólo se podrá observar al excitar en la base de la llama y es muy fugaz porque forma sales bastante volátiles.

o

Verde pálido: vanadio y molibdeno.

o

Verde esmeralda: sales de cobre, excepto los halógenos.

o

Azul verdoso: haluros de cobre.

o

Azul pálido: plomo, bismuto, astato, antimonio y teluro (si se ensaya en llama reductora; ya hemos visto que el teluro en llama oxidante da color verde). Todos estos elementos deterioran el hilo de platino.

o

Azul violáceo: sales de iridio y cloruro de estaño.

o

Violeta débil y azulado: sales de rubidio y de cesio.

o

Violeta intenso (morado): cianuros y cloruros de mercurio, como el HgCl2 y el Hg2Cl2.

Asimismo, el ensayo de coloración a la llama permite comprobar también la presencia de halógenos si en lugar de usar un hilo de platino se usa un alambre de cobre previamente calentado en llama oxidante hasta que no dé color verde. Una vez hecho esto, se toma la sustancia con el hilo de cobre (sin humedecer con clorhídrico) y se ensaya a la llama: si ésta toma un color verde azulado, es debido a los haluros de cobre volátiles. Como veis, se trata de un ensayo sencillo, fácil de llevar a cabo con elementos habituales en un laboratorio y poco costoso, y por este mismo motivo se llevaba a cabo de forma rutinaria desde tiempo atrás, aunque hoy en día, como hemos comentado, se dispone de técnicas más potentes (y mucho más costosas) que permiten no sólo determinar la presencia sino cuantificar la concentración de la especie química. No obstante, el fundamento analítico es el mismo: el hecho de que el espectro de emisión de un elemento químico es característico y único para dicho elemento. Una auténtica huella dactilar que deja su rastro en la naturaleza.

MATERIALES Y REACTIVOS MATERIALES Agitador de vidrio Asa metálica Gradilla Mechero de bunsen Pinzas de tubo Tubos de ensayo

REACTIVOS Ácido clorhídrico concentrado Carbono vegetal Cloruro de litio Cloruro de sodio Sulfato de bario

PROCEDIMIENTO El alambre de platino se purifica en HCL

se lleva al mechero bunsen hasta que no Colore la llama.

En la placa se coloca los metales Con la ayuda del asa se lleva a la llama

Observa la coloración de la llama

RESULTADOS N 1 2 3 4 5 6

ION Cloruro de sodio Cloruro de calcio Cloruro de potasio Cloruro de bario Cloruro de litio Cloruro cúbrico

CLORURO DE SODIO

CLORURO DE POTACIO

COLOR A LA LLAMA amarillo rojo Violeta Verde pálido Amarillo naranja Verde azulado

CLORURO DE CALCIO

CLORURO DE BARIO

CLORURO DE LITIO

CLORURO CUBRICO

PREGUNTAS Y EJERCICIOS 1. Investigar cuales son las diferentes zonas de la llama del mechero bunsen.

2. Para los ensayos a la llama, cual es la llama adecuada y como se regula su alimentación de aire. Cuando la presencia del aire es baja, se produce una llama amarilla, por efecto del carbono del gas que no se oxida totalmente. Este carbono se enfría al contacto con una superficie fría y se deposita en forma de "negro de humo" (hollín). El hollín va formando una capa negra en la parte exterior de las ollas y pailas, sobretodo si se cocina con leña o si el quemador de la estufa está sucio. La llama amarilla-azulada se produce cuando la presencia de carbono es intermedia, y la oxidación es incompleta, produciéndose monóxido de carbono, CO, que es un gas muy venenoso y hoy constituye uno de los principales contaminantes gaseosos que afectan directamente la ecología mundial. Cuadro 2.1. La llama y la combustión en el mechero. Llama luminosa amarilla luminosa amarillaazul no luminosa

Combustible Comburente (Butano) (Oxígeno)

Producto

Combustión

2 C4H10

5 O2

8 C + 10 H2O Incompleta. Hay C. Hollín

2 C4H10

9 O2

8 C + 10 H2O

2 C4H10

13 O2

8 CO2 + H2O Completa. Se forma CO2 (dióxido

Incompleta .Se forma CO (monóxido de carbono) gas letal.

azulviolácea

de carbono).

3. investigue por que los cationes dan coloración definida en el ensayo a la llama

En condiciones normales los átomos se encuentran en el estado fundamental, que es el más estable termodinámicamente. Sin embargo, si los calentamos absorbe energía y alcanza así un estado excitado. Este estado posee una energía determinada, que es característica de cada sustancia. Los átomos que se encuentran en un estado excitado tienen tendencia a volver al estado fundamental, que es energéticamente más favorable. Para hacer esto deben perder energía, por ejemplo, en forma de luz. Puesto que los estados excitados posibles son peculiares para cada elemento y el estado fundamental es siempre el mismo, la radiación emitida será también peculiar para cada elemento y por lo tanto podrá ser utilizada para identificarlo. Esta radiación dependerá de la diferencia entre los estados excitados y el fundamental de acuerdo con la ley de Planck: AE = hv ; AE = diferencia de energía entre los estados excitado y fundamental h = Constante de Planck (6,62 10-34 J s). v= frecuencia Por lo tanto, el espectro de emisión puede considerarse como “la huella dactilar” de un elemento. Este hecho se conocía ya desde antiguo, antes aún de entender como ocurría, por lo que los químicos han utilizado los “ensayos a la llama” como un método sencillo de identificación. En la actualidad existen técnicas de análisis basadas en este principio, tales como la espectroscopia de emisión atómica, que nos permiten no sólo identificar, sino cuantificar la presencia de distintos elementos.

A continuación indicamos los colores de los ensayos a la llama de algunos elementos: Calcio: llama roja, Cobre: llama verde, Sodio: llama naranja, Litio: llama rosa, Potasio: llama violeta, Bario: llama verde pálido y Plomo: llama azul.

4. ¿Qué es un alanzáis por vía seca? La vía seca, consiste en calcinar la muestra a una temperatura de 400-700ºC utilizando una capsula de porcelana, según los elementos minerales que se quieran determinar. La vía húmeda, consiste en digerir, oxidar la materia orgánica mediante la utilización de uno o varios ácidos. Una de las aplicaciones mas conocidas y utilizadas es la digestión húmeda por microondas. QUE ES EL MECHERO DE BUNSEN s un instrumento utilizado en los laboratorios científicos para calentar, esterilizar o proceder a la combustión de muestras o reactivos químicos.12345 Fue inventado por Robert Bunsen en 1857 y provee una transmisión muy rápida de calor intenso en el laboratorio. Es un quemador de gas natural o de gases licuados procedentes del petróleo (normalmente propano, butano o una mezcla de ambos), siendo la llama el producto de la combustión de una mezcla regulable de aire con uno de estos gases.6 5. CUALES SON LAS PARTES INTEGRANTES DEL MECEHRO

6. DEPENDIENDO DE LA ENTRADA DEL AIRE AL MECHERO QUE LLAMA SE FORMA CON POCO AIRE, BASTANTE AIRE Y LA NO ENTRADA DE AIRE.

7. PARA LOS ANALIS POR VIA SECA QUE LLAMA ES MAS ADECUADA PARA LOS ANALISIS DE LA MUESTRA La llama más adecuada para realizar el análisis es la llama azul ya que hay una combustión completa

8. CUALES SON LAS ZONAS DE LA LLAMA DEL MECHERO

9. QUE TEMPERATURA MAXIMA ALCANZA CADA UNA

10. CUAL ES LA UTILIDAD DE CADA UNA DE LAS ZONAS DE LAS ZONAS DEL MECHERO BUNSEN. El quemador tiene una base pesada en la que se introduce el suministro de gas. De allí parte un tubo vertical por el que el gas fluye atravesando un pequeño orificio

en el fondo del tubo. Algunas perforaciones en los laterales del tubo permiten la entrada de aire en el flujo de gas (gracias al efecto Venturi) proporcionando una mezcla inflamable a la salida de los gases en la parte superior del tubo donde se produce la combustión, muy eficaz para la química avanzada. El mechero Bunsen es una de las fuentes de calor más sencillas del laboratorio y es utilizado para obtener temperaturas no demasiado elevadas (hasta un máximo del orden de unos 1500°C). Consta de una entrada de gas (controlada mediante una válvula de aguja, o sin regulador en los modelos más sencillos), una entrada de aire y un tubo de combustión. El tubo de combustión está atornillado a una base por donde entra el gas combustible a través de un tubo de goma, con una llave de paso que permite abrir o cerrar el flujo de gas. Presenta dos orificios ajustables para regular la entrada de aire. La cantidad de gas y por lo tanto de calor de la llama puede controlarse ajustando el tamaño del orificio en la base del tubo. Si se permite el paso de más aire para su mezcla con el gas la llama arde a mayor temperatura (apareciendo con un color azul). Si los agujeros laterales están cerrados el gas solo se mezcla con el oxígeno atmosférico en el punto superior de la combustión ardiendo con menor eficacia y produciendo una llama de temperatura más fría y color rojizo o amarillento, la cual se llama "llama segura" o "llama luminosa". Esta llama es luminosa debido a pequeñas partículas de hollín incandescentes. La llama amarilla es considerada "sucia" porque deja una capa de carbón sobre la superficie que está calentando. Cuando el quemador se ajusta para producir llamas de alta temperatura, estas (de color azulado) pueden llegar a ser invisibles contra un fondo uniforme. Si se incrementa el flujo de gas a través del tubo mediante la apertura de la válvula de aguja crecerá el tamaño de la llama. Sin embargo, a menos que se ajuste también la entrada de aire, la temperatura de la llama descenderá porque la cantidad incrementada de gas se mezcla con la misma cantidad de aire, dejando a la llama con poco oxígeno. La llama azul en un mechero Bunsen es más caliente que la llama amarilla.

11. CUALES SON LAS SALES QUE PUEDEN DETERMINAR SUS CATIONES CATIONES PRESENTES POR MEDIO A LA COLORACION QUE IMPARTEN A LA LLAMA AL VOTALIZARSE. 12. Carmín: litio. Color muy persistente y fácil de observar. Aún así, se puede observar a través de un vidrio azul, en cuyo caso se ve violeta, y a través de un vidrio verde, que deja de observarse el color. 13. Anaranjada o rojo ladrillo: calcio. Se trata de un color fugaz (por volatilidad), fácil de confundir con el estroncio. Si se observa a través de un vidrio azul se ve de color verde. 14. Escarlata: estroncio. Es un color fugaz y, como hemos dicho, por esto mismo resulta fácil confundirlo con el calcio, más por su fugacidad que por semejantes en la tonalidad. En efecto, ya vimos en la entrada sobre los colores en los fuegos artificiales que el estroncio suele ser el responsable del color rojo de los mismos. 15. Amarillo: sodio. Se trata de un color intenso y reconocible. El color es invisible a través de un vidrio azul de cobalto, por lo que se usa para evitar que el sodio actúe como interferente en el ensayo de otros elementos, como por ejemplo el potasio. A través de un vidrio verde se ve amarillo anaranjado. El sodio es muy frecuente como contaminante en sales de otros elementos metálicos y no es rara su interferencia. 16. Violeta pálido: potasio. Es un color difícil de observar, además de que el sodio suele interferir requiere una llama con bastante potencia. Si la llama no es adecuada no se podrá observar. 17. Verde puro: talio (en llama reductora) y teluro (en llama oxidante). El talio sólo se podrá observar al excitar en la base de la llama y es muy fugaz porque forma sales bastante volátiles. 18. Verde pálido: vanadio y molibdeno. 19. Verde esmeralda: sales de cobre, excepto los halógenos. 20. Azul verdoso: haluros de cobre. 21. Azul pálido: plomo, bismuto, astato, antimonio y teluro (si se ensaya en llama reductora; ya hemos visto que el teluro en llama oxidante da color verde). Todos estos elementos deterioran el hilo de platino. 22. Azul violáceo: sales de iridio y cloruro de estaño. 23. Violeta débil y azulado: sales de rubidio y de cesio. 24. Violeta intenso (morado): cianuros y cloruros de mercurio, como el HgCl2 y el Hg2Cl2 25. . Por este motivo se suele observar a través de un vidrio azul de cobalto, para que el sodio no interfiera, en cuyo caso se observar un violeta púrpura. 26. Verde pajizo: bario. Es difícil de excitar (transición electrónica energética)

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CONCLUSIONES el ensayo de coloración a la llama permite comprobar también la presencia de halógenos si en lugar de usar un hilo de platino se usa un alambre de cobre previamente calentado en llama oxidante hasta que no dé color verde. Una vez hecho esto, se toma la sustancia con el hilo de cobre (sin humedecer con clorhídrico) y se ensaya a la llama: si ésta toma un color verde azulado, es debido a los haluros de cobre volátiles.

Se trata de un ensayo sencillo, fácil de llevar a cabo con elementos habituales en un laboratorio y poco costoso, y por este mismo motivo se llevaba a cabo de forma rutinaria desde tiempo atrás, aunque hoy en día, como hemos comentado, se dispone de técnicas más potentes (y mucho más costosas) que permiten no sólo determinar la presencia sino cuantificar la concentración de la especie química. No obstante, el fundamento analítico es el mismo: el hecho de que el espectro de emisión de un elemento químico es característico y único para dicho elemento. Una auténtica huella dactilar que deja su rastro en la naturaleza.

BIBLIOGRAFIA

zonas de la llama del mechero - Buscar con Googlewww.google.com.co Reacciones por Vía Seca - QM205: Análisis químico cualitativo StuDocuwww.studocu.com Analisis por via seca - 1343 Palabras | Monografías Pluswww.monografias.com Analisis Por via Secaes.scribd.com Análisis químicos por vía seca (página 2) - Monografias.comwww.monografias.com Análisis químicos por vía seca - Monografias.comwww.monografias.com