Saggio alla fiamma

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

Si basa sull'emissione di luce a determinate frequenze da parte degli atomi di un campione, eccitati per via termica. Sullo stesso principio si basano i fuochi d'artificio.

Descrizione

Una piccola quantità di campione – o di una sua soluzione in acido cloridrico o acido nitrico viene posta su un filo di platino o di nichel-cromo, solitamente tenuto tramite una bacchetta di vetro, e immersa nella fiamma ossidante di un bruciatore a gas, ad esempio il becco di Bunsen. L'utilizzo dell'acido cloridrico per diluire la sostanza da analizzare oppure semplicemente per ripulire il filo dopo ogni analisi permette la reazione di doppio scambio con il campione, 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 atomi del metallo presenti nel campione, che grazie all'energia termica sono passati a uno stato eccitato, 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, secondo la nota equazione di Planck: E = hf, in cui h è la costante di Planck ed f è la frequenza corrispondente al salto elettronico di energia E. Ogni elemento emetterà più radiazioni elettromagnetiche che sommate tra loro daranno alla fiamma la colorazione tipica percepita dall'occhio umano.

Colori

Elemento	Simbolo	Colore	Note
Argento	Ag⁺	bianco giallastro
Antimonio	Sb³⁻	bianco
Arsenico	As³⁻	indaco	associato ad un caratteristico odore di aglio
Bario	Ba²⁺	verde pallido	molto persistente; carbonati e solfati colorano la fiamma e diventano alcalini dopo il test, silicati e fosfati no
Boro	B³⁺	verde brillante	i composti raramente mostrano una reazione alcalina dopo il test; il colore è dovuto alla contemporanea presenza di blu e arancione nello spettro
Calcio	Ca²⁺	da arancione a rosso	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=410 nm	le linee blu sullo spettro sono molto nitide
Litio	Li⁺	rosso carminio λ=670 nm	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	poco persistente
Potassio	K⁺	lilla λ=760 nm	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	intenso ma non persistente, con scintille
Rubidio	Rb⁺	viola chiaro λ=780 nm	spesso mascherato dal più invadente giallo del sodio
Selenio	Se²⁻	azzurro	è associato al caratteristico odore di verdure marce
Sodio	Na⁺	giallo-arancione λ=589 nm	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=460 nm	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)	appare come una striscia nitida tra le fiamme
ossido di zinco	ZnO	verde
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.

Voci correlate

Altri progetti

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Collegamenti esterni

Saggi alla fiamma, su itchiavari.org.
LABORATORIO DI PATOLOGIA VEGETALE^{[collegamento interrotto]} (PDF), su farmacia.cdc.unict.it.

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