UNIVERSIDADE ESTADUAL DE SANTA CRUZDEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICASCURSO: LICENCIATURA EM QUÍMICA

ANÁLISE DA CHAMA

Relatório solicitado pelo professor Neurivaldo José de Guzzi Filho como cumprimento das atividades da disciplina Química Inorgânica Fundamental.

Por: Jônatas Brandão

IlhéusSetembro/2009

1. RESUMO

Este relatório relata uma serie de experimentos onde se realizou a análise da cor da chama obtida pelo aquecimento de soluções de sais com mudanças de níveis energéticos do átomo, tendo como resultado a variação da cor da chama de acordo com a mudança da solução.

2. INTRODUÇÃO

Em 1913 Niels Bohr descreveu a origem do espectro de linha: de todos os valores de energias quantizadas, um elétron em um átomo pode ter somente um valor de energia. Ele estabeleceu que um átomo tivesse um conjunto de energias quantizadas, ou níveis de energia, disponível para seus elétrons. Posteriormente, só certo número de elétrons pode ter energia particular, isto é, cada nível de energia tem uma "população" máxima de elétrons. Um átomo está normalmente em seu estado fundamental, o estado no qual todos os seus elétrons estão nos níveis de energia mais baixos que lhes são disponíveis. Quando um átomo absorve energia de uma chama ou descarga elétrica, alguns de seus elétrons ganham energia e são elevados a um nível de energia maior. O átomo é agora dito estar em estado excitado. Alguns níveis de energia mais baixos ficam livres e, assim, um elétron pode cair de um nível mais alto, designado por E2 elétron, para um nível de energia mais baixo E1 elétron. Quando isto acontece, a energia é liberada do átomo em uma quantidade igual a E2 elétron - E1 elétron, isto é, a diferença entre as duas energias do elétron. De acordo com Bohr, a energia é liberada na forma de fóton de radiação eletromagnética. Bem, desde que os níveis mais alto e mais baixo de energia sejam ambos quantizados, a diferença de energia entre eles precisa também ser quantizada, como precisa ser a energia de um fóton de energia eletromagnética irradiada quanto o elétron cai de um nível mais alto para outro mais baixo quantizado. Portanto, isso significa que, devido à relação simples entre a energia e o comprimento de onda de um fóton, o comprimento de onda da radiação precisa também ser quantizado.

Bohr propôs um modelo planetário modificado no qual cada nível de energia quantizado corresponde a uma órbita eletrônica circular, específica e estável com raio quantizado. Outros, mais tarde, estenderam o modelo original de Bohr a órbitas elípticas. Embora atrativa em muitos aspectos, a teoria de Bohr é inadequada para explicar satisfatoriamente o espectro de alguns elementos além do hidrogênio. O conceito de quantização de energia eletrônica de Bohr é ainda considerado essencialmente correto, embora suas idéias sobre órbitas não o sejam.

3. MATÉRIAS E MÉTODOS

Neste experimento utilizou-se fio de níquel-cromo, no qual o mesmo era imerso num béquer contendo ácido clorídrico (HCl) para ser descontaminado no propósito que o ácido não provocasse a mudança da chama. Após ter feito a limpeza do fio, ele era mergulhado nas soluções de cloreto de sódio (NaCl), cloreto de potássio (KCl), cloreto de bário (BaCl2), cloreto de cálcio (CaCl2), sulfato de cobre (CuSO4), cloreto de lítio (LiCl) e levado a ponta da chama do bico de Bunsen visualizando a cor emitida.

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO

N° Solução Fórmula Cor da Chama Metal1 Sulfato de cobre CuSO4 Verde Cobre2 Cloreto de cálcio CaCl2 Alaranjado Cálcio3 Cloreto de potássio KCl Violeta Potássio4 Cloreto de bário BaCl2 Vermelho Bário5 Cloreto de sódio NaCl Amarelo Sódio6 Cloreto de lítio LiCl Vermelho Lítio

A Segunda Lei de Bohr afirma que um átomo irradia energia quando um elétron salta de uma órbita de maior energia para uma de menor energia.

Além disso, um átomo absorve energia quando um elétron é deslocado de uma órbita de menor energia para uma órbita de maior energia.

Em outras palavras, os elétrons saltam de uma órbita permitida para outra à medida que os átomos irradiam ou absorve energia. As órbitas externas do átomo possuem mais energia do que as órbitas internas. Por conseguinte, se um elétron salta da órbita 2 para a órbita 1, há emissão de luz, por outro lado, se luz de energia adequada atingir o átomo, esta é capaz de impelir um elétron da órbita 1 para a órbita 2. Neste processo, a luz é absorvida.

Para que os elétrons saltem de uma orbita para a outra é necessário uma energia quantizada, dessa forma os espectros são descontínuos, já que os átomos podem emitir radiação de apenas algumas freqüências, significando que só certas mudanças de energias são possíveis dentro do átomo.

Assim, cada elemento da tabela periódica tem sua espectroscopia. O espectro visível pode ser subdividido de acordo com a cor, com vermelho nos comprimentos de onda longos e violeta para os comprimentos de onda mais curtos, conforme ilustrado nas cores de um arco-íris. Os comprimentos de onda desta radiação estão compreendidos entre os 700 e os 400 nanômetros.

Elemento Químico

Linhas Espectrais (Comprimento de Onda em nm)

Sódio (Na) 589,9 e 589Potássio (K) 410,9 e 408,5 A linha violeta mais

brilhante no espectro atômico é causada por

elétrons saltandoda sexta órbita para a

segunda órbita. (Elemento que sofre transição eletrônica menos energética)

Bário (BA) 535,5Cálcio (Ca) 665,4Lítio (Li) 680,8 A linha vermelha no

espectro atômico é causada por elétrons

saltandoda terceira órbita para

a segunda órbita. (Elemento que sofre transição eletrônica

mais energética)Cobre (Cu) 468,5

→ Energia da radiação eletromagnética emitida pelo cálcio ao ser aquecido na chama:

ν = C/λν = 3x10 / 665,4x10ν = 4,5 x 10

E = h. νE = 6,6x10 . 4,5x10E = 2,97x10

5. CONCLUSÕES

A realização desse experimento teve total aproveitamento, ou seja, podemos comprovar que cada solução contendo um metal teve uma cor na chama, afirmando o espectro de linhas proposto por Bohr.

Sendo assim, a espectroscopia com o comprimento de onda foi confirmado através do experimento, mesmo quando ocorreu a variação da coloração da chama quando a mesma não deveria ter mudado, isso aconteceu pelo fato que o fio de níquel-cromo não esta totalmente descontaminado.

6. REFERENCIAS BIBLIOGRAFIAS

Sites:

http://www.rossetti.eti.br/aula-menu.asphttp://www.cienciaquimica.hpg.com.br/quimicainorganica/atomo.htm

Livros:

PETER, Atkins. Princípios de Química. Porto Alegre: Bookman, 2007. 130 p