Δοκιμή φλόγας

Μια αναλυτική διαδικασία που χρησιμοποιείται στον κόσμο της χημείας για την ανίχνευση της παρουσίας ορισμένων στοιχείων, κυρίως των μεταλλικών ιόντων, με βάση το χαρακτηριστικό φάσμα εκπομπής χρώματος κάθε στοιχείου όταν θερμαίνεται σε φλόγα Bunsen ή καυστήρα αερίου στο εργαστήριο, ονομάζεται δοκιμή φλόγας. Η θερμότητα που παρέχεται στο δείγμα διεγείρει το ηλεκτρόνιο που υπάρχει μέσα στα μεταλλικά ιόντα, αναγκάζοντάς τα να απελευθερώσουν μια ζώνη φάσματος που πέφτει κάτω από τη ζώνη του ορατού φωτός. Αν και το χρώμα της φλόγας εξαρτάται από τη θερμοκρασία και το οξυγόνο που τροφοδοτείται, κάθε στοιχείο έχει το χαρακτηριστικό φάσμα εκπομπής του που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη διαφοροποίηση μεταξύ ενός και ενός άλλου στοιχείου. Όταν το δείγμα θερμαίνεται στον καυστήρα Bunsen, τα μεταλλικά ιόντα που αποκτούν ενέργεια διεγείρουν από χαμηλότερη ενέργεια σε υψηλότερα επίπεδα ενέργειας. Δεδομένου ότι τα ιόντα είναι λιγότερο σταθερά στην αντίστοιχη υψηλότερη ενεργειακή τους κατάσταση, τείνει να επανέρχονται στη βασική τους κατάσταση απελευθερώνοντας την ενέργεια που διαθέτουν. Αυτή η ενέργεια απελευθερώνεται με τη μορφή φωτός που ποικίλλει από κάθε μέταλλο και ως εκ τούτου εμπίπτει στο φάσμα της ορατής ζώνης, με αποτέλεσμα ένα ευρύ χαρακτηριστικό εύρος χρωμάτων.

Διαδικασία

Η διαδικασία δοκιμής περιλαμβάνει την εισαγωγή ενός δείγματος ή μιας μοριακής ένωσης σε μια καυτή και μη φωτεινή φλόγα και την παρατήρηση του χρώματος της φλόγας που λαμβάνεται. Η κύρια ιδέα πίσω από αυτή τη διαδικασία δοκιμής είναι ότι ένα άτομο εξατμίζεται και εκπέμπει φως όταν υποβάλλεται σε θερμότητα. Έτσι, όταν το δείγμα είναι χύμα, θα εκπέμπει επίσης ακτινοβολία κάτω από τη ζώνη του ορατού φωτός. Το δείγμα συνήθως μετατρέπεται σε πάστα αναμιγνύοντάς το καλά με υδροχλωρικό οξύ για να γίνουν πτητικά τα αλογονίδια μετάλλων, οδηγώντας σε καλύτερα αποτελέσματα. Εισάγονται μόνο μεμονωμένες φλόγες για να αντισταθούν στη σύγχυση των μολυσμένων φλόγων και να αυξήσουν την ακρίβεια της δοκιμής. Κατά το χειρισμό μιας τέτοιας αντιδραστικής πυρκαγιάς με οξύ, πρέπει να διασφαλίζεται η ασφάλειά τους ως πρώτη επιλογή. Έτσι, μερικές από τις τεχνικές ασφαλείας που πρέπει να αναφερθούν για την αποφυγή κάθε είδους ατυχήματος κατά την εκτέλεση της δοκιμής είναι:

(i) Χρήση γυαλιών κρούσης/ χημικό πιτσίλισμα για την προστασία των ματιών.

(ii) Πραγματοποιήστε τη δοκιμή φλόγας μόνο υπό την αυστηρή επίβλεψη και καθοδήγηση εργαστηριακών βοηθών ή αντίστοιχων καθηγητών χημείας.

Παράδειγμα : 

Ένα πολύ κοινό στοιχείο, το νάτριο, έχει ευρύ φάσμα χρήσης σε διάφορες ενώσεις. Τείνει επίσης να κυριαρχεί στις τάσεις του φάσματος σε σύγκριση με άλλα στοιχεία. Η δοκιμή φλόγας απεικονίζεται συχνά μέσω γυαλιού μπλε κοβαλτίου για να φιλτράρει το κίτρινο του στοιχείου και να επιτρέψει την ευκολότερη προβολή της διαδρομής διαφορετικών μεταλλικών ιόντων.

Αποτελέσματα : 

Αυτή η δοκιμή είναι σχετικά γρήγορη, απλή και εύκολη στην εκτέλεση. Μπορεί να πραγματοποιηθεί σε οποιοδήποτε εργαστήριο χημείας με βασικές συσκευές. Αλλά αυτή η δοκιμή δεν καλύπτει το ευρύ φάσμα των μεταλλικών ιόντων για την ανίχνευση της παρουσίας τους όπως ο χρυσός, η πλατίνα, το παλλάδιο και το ασήμι δεν παράγουν κανένα χαρακτηριστικό χρώμα όταν υποβάλλονται σε δοκιμή φλόγας. Δίνει επίσης ποιοτικές πληροφορίες, επομένως δεν μπορεί να δώσει ακριβείς πληροφορίες για την ποσότητα του στοιχείου που υπάρχει μέσα στην ένωση. Μερικά κοινά στοιχεία που εκπέμπουν φώτα είναι κόκκινα του λιθίου. νάτριο-κίτρινο? κάλιο-ροζ? ασβέστιο-πορτοκαλί-κόκκινο? σιδήρου-χρυσού και φωσφόρου-παλού γαλαζοπράσινου κ.λπ.

Περιορισμοί της δοκιμής φλόγας

Τα μειονεκτήματα της δοκιμής φλόγας που πραγματοποιήθηκε στο εργαστήριο για την ανίχνευση της παρουσίας ορισμένων μεταλλικών ιόντων αναφέρονται παρακάτω. Αυτοί είναι:

1. Αυτή η δοκιμή δεν μπορεί να ανιχνεύσει τα ιόντα χαμηλής συγκέντρωσης στο δείγμα.
2. Η φωτεινότητα του φάσματος της ζώνης που βγαίνει ποικίλλει ανάλογα με την αλλαγή του δείγματος.
3. Τα αποτελέσματα της δοκιμής μπορούν να τροποποιηθούν από τις ακαθαρσίες που προστίθενται στο δείγμα.
4. Αυτή η δοκιμή δεν καλύπτει ένα ευρύ φάσμα μεταλλικών ιόντων καθώς ορισμένα μέταλλα όπως ο χρυσός, το ασήμι, η πλατίνα και το παλλάδιο δεν παράγουν χρώμα ή πολλά μέταλλα παράγουν το ίδιο χρώμα όταν υποβάλλονται σε αυτό δοκιμή.
5. Μας δίνει ποιοτικές πληροφορίες σχετικά με τα μεταλλικά ιόντα που υπάρχουν στο δείγμα. Ωστόσο, δεν παρέχει πληροφορίες σχετικά με την ποσότητα των μεταλλικών ιόντων. Έτσι, για να υπολογίσουμε την ποσότητα του μεταλλικού ιόντος, πρέπει να εκτελέσουμε διαφορετικές δοκιμές ή θεωρητικούς υπολογισμούς.

Η ποσοτική ανάλυση των μεταλλικών ιόντων μπορεί να ανιχνευθεί με φωτομετρία φλόγας ή φασματοσκοπία εκπομπής φλόγας και φασματοσκοπία ατομικής απορρόφησης φλόγας.

Συμπέρασμα

Μια αναλυτική διαδικασία που χρησιμοποιείται στον κόσμο της χημείας για την ανίχνευση της παρουσίας ορισμένων στοιχείων, κυρίως των μεταλλικών ιόντων, με βάση το χαρακτηριστικό φάσμα εκπομπής χρώματος κάθε στοιχείου όταν θερμαίνεται σε φλόγα Bunsen ή καυστήρα αερίου στο εργαστήριο, ονομάζεται δοκιμή φλόγας. Η θερμότητα που παρέχεται στο δείγμα διεγείρει το ηλεκτρόνιο που υπάρχει μέσα στα μεταλλικά ιόντα, αναγκάζοντάς τα να απελευθερώσουν μια ζώνη φάσματος που πέφτει κάτω από τη ζώνη του ορατού φωτός. Κατά τον χειρισμό μιας τέτοιας πυρκαγιάς με αντιδραστικό οξύ, πρέπει να διασφαλίζεται η ασφάλειά τους ως πρώτη επιλογή. Αυτή η δοκιμή είναι σχετικά γρήγορη, απλή και εύκολη στην εκτέλεση. Έχει ένα ευρύ φάσμα μειονεκτημάτων που μπορεί να αποκλειστούν κατά τον εντοπισμό της παρουσίας μεταλλικού ιόντος.