Saggio alla fiamma

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Esecuzione del saggio alla fiamma su un alogenuro di rame.

In chimica, il saggio alla fiamma è una semplice tecnica di analisi qualitativa per verificare la presenza di ioni di metalli alcalini, alcalino-terrosi e alcuni metalli di transizione.

Sullo stesso principio si basano i fuochi d'artificio.

Descrizione[modifica | modifica sorgente]

Si basa sull'emissione di luce di determinate frequenze da parte degli atomi di un campione, eccitati per via termica.

In pratica, una piccola quantità di campione - o di una sua soluzione in acido cloridrico - viene posta su un filo di platino (o di nichel-cromo), solitamente tenuto tramite una bacchetta di vetro, e immersa nella fiamma ossidante del becco di Bunsen. L'utilizzo di acido cloridrico permette la reazione di doppio scambio con i sali da analizzare, portando alla formazione di cloruri che si osservano meglio durante lo svolgimento della colorazione alla fiamma.
Si parte dalla base della fiamma caratterizzata da una temperatura minore (circa 300 °C) e che permette di osservare i cationi che necessitano di energia minore per essere osservati, fino ad arrivare alla zona di fusione (caratterizzata da temperatura di circa 1400 °C) dove si osservano i cationi restanti, del II gruppo e dei metalli di transizione che necessitano di energia maggiore.

Gli ioni presenti nel campione conferiscono alla fiamma un colore tipico, dal quale se ne deduce la presenza. Il colore è dato dallo spettro di emissione dello ione.

Il fenomeno è dovuto infatti ad eccitazioni elettroniche e alle relative riemissioni radiative da e per orbitali atomici, che essendo ad energia quantizzata, corrispondono a salti di energia discreti ben precisi e dipendenti dall'elemento considerato e senza sprecare energia. Il fatto che la fiamma assuma colori caratteristici è la riprova di ciò, e il colore assunto non è altro che la radiazione elettromagnetica di precisa frequenza ν corrispondente al salto elettronico di energia E, secondo la nota equazione di Planck: E=hν.

Colori[modifica | modifica sorgente]

Elemento Simbolo Colore Immagine Immagine attraverso un vetro al cobalto Note[1]
fiamma neutra: metano CH4 blu Flametest--.swn.jpg Flametest-Co-.swn.jpg
Alluminio Al3+ bianco argenteo
Antimonio Sb3- bianco FlammenfärbungSb.png
Arsenico As3- indaco FlammenfärbungAs.jpg associato ad un caratteristico odore di aglio
Bario Ba2+ verde pallido persistente; carbonati e solfati colorano la fiamma e diventano alcalini dopo il test, silicati e fosfati no
Boro B3+ verde brillante FlammenfärbungB.png i composti raramente mostrano una rezione alcalina dopo il test; il colore è dovuto alla contemporanea presenza di blu e arancione nello spettro
Calcio Ca2+ da arancione a rosso FlammenfärbungCa.png a sprazzi; alcune sostanze a base di calcio colorano la fiamma anche senza reagire con HCl
Cesio Cs+ viola chiaro spesso mascherato dal più invadente giallo del sodio
Europio Eu3+ rosso
Ferro (III) Fe3+ dorato
Fosforo P3- turchese non è molto indicativo, ma può aiutare a identificare i fosfati
Gallio Ga3+ blu
Indio In2+ blu
λ=410nm
le linee blu sullo spettro sono molto nitide
Litio Li+ rosso carminio
λ=670nm
FlammenfärbungLi.png intenso e persistente; i minerali che lo contengono non diventano alcalini dopo il test
Magnesio Mg2+ bianco brillante
Manganese (II) Mn2+ verde oliva
Molibdeno Mo+ verde oliva specialmente nel caso di ossidi e solfuri
Piombo (II) Pb2+ bianco-azzurro FlammenfärbungPb.png poco persistente
Potassio K+ lilla
λ=760nm
FlammenfärbungK.png poco persistente; spesso mascherato dal più invadente giallo del sodio
Radio Ra2+ carminio
Rame (I) Cu+ blu chiaro i bordi esterni della fiamma sono colorati di verde smeraldo
Rame (II), alogenuri Cu2+ blu-verde (foglia di tè)
Rame (II), non alogenuri Cu2+ verde acqua Flametest--Cu.swn.jpg Flametest-Co-Cu.swn.jpg intenso ma non persistente, con scintille
Rubidio Rb+ viola chiaro
λ=780nm
spesso mascherato dal più invadente giallo del sodio
Selenio Se2- azzurro è associato al caratteristico odore di verdure marce
Sodio Na+ giallo
λ=589nm
FlammenfärbungNa.png Flametest-Co-Na.swn.jpg intenso e persistente, può mascherare la presenza di altri colori: è consigliabile usare degli schermi a base di vetri al cobalto per osservare la presenza di altri colori e pulire molto bene il filo metallico dopo il test
Stagno Sn blu/viola
Stronzio Sr2+ rosso scarlatto
λ=460nm
FlammenfärbungSr.png persistente; carbonati e solfati colorano la fiamma e diventano alcalini dopo il test, silicati e fosfati no
Tellurio Te2- verde chiaro
Tallio (III) Tl3+ verde scuro raramente osservato
Zinco Zn2+ blu-verde (foglia di tè) Zinc burning.JPG appare come una striscia nitida tra le fiamme
Zinco ossido ZnO verde Zinc flame test 2.jpg
i colori collegati alla tabella hanno solo un valore indicativo

Qualora nel campione siano presenti sia sodio che potassio, il colore lilla di quest'ultimo risulta coperto dal giallo del primo. In questo caso, per verificare la presenza del potassio si osserva la fiamma attraverso un vetro blu al cobalto. Il giallo del sodio viene oscurato, se è presente potassio la fiamma appare color violetto.

Note[modifica | modifica sorgente]

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