Escola secundária josé estevãO



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Encontro14.02.2018
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QUESTÃO-PROBLEMA - 

  • Como simular um fogo de artifício?


OBJETIVOS -

  • Simular um fogo de artifício;

  • Ver e identificar, os sais na cor da chama;


FUNDAMENTO TEÓRICO -  e 

  • É com ajuda do trabalho de laboratório que os químicos formulam hipóteses e as colocam à prova com experiências.

  • O trabalho experimental é, de facto, uma componente importante e fundamental da Química. A realização de trabalhos experimentais nas aulas de Química facilita a compreensão do conhecimento científico, torna o ensino mais motivador e familiariza-nos com o método científico.

  • Tal como as cores das estrelas, o fogo de artifício possui a mesma origem: é proveniente de átomos energicamente excitados. Quando uma certa quantidade de energia é fornecida a um determinado elemento químico, alguns eletrões da última camada de valência absorvem energia passando para um nível de energia mais elevado e produzem o chamado estado excitado. Quando um desses eletrões excitados regressa ao estado fundamental, emite uma quantidade de energia radiante, igual àquela absorvida, cujo comprimento de onda é característico do elemento e da mudança do nível eletrónico de energia. Assim, a luz de um comprimento de onda particular (ou cor) é utilizada para identificar o referido elemento. As cores observadas durante um espetáculo de fogo de artifício, devem-se aos espectros de emissão de riscas que são característicos de cada elemento.

  • Nesta experiência será utilizado o teste da chama que é uma técnica analítica simples para descobrir a presença de elementos químicos numa amostra (analise elementar). Porém, a quantidade de elementos detetáveis é pequena e existe uma dificuldade em detetar concentrações baixas de alguns elementos, por exemplo, o sódio, que é um componente ou contaminante comum em muitos compostos, produz uma cor amarela intensa no teste de chama que tende a dominar sobre as outras cores. O teste de chama apenas fornece informação qualitativa. Dados quantitativos, sobre a proporção dos elementos na amostra, podem ser obtidos por técnicas relacionadas a fotometria de chama ou espectroscopia de emissão.



MATERIAL/REAGENTES -

  • Cadinho de porcelana.

  • Algodão.

  • Álcool a 96 %.

  • Fósforos/ Isqueiro.

  • Espátulas.

  • Balança eletrónica.

  • Pinça metálica.

  • Vidro de Relógio




  • Cloreto de sódio (NaCl);

  • Cloreto de bário (BaCl2);

  • Cloreto de potássio (KCl);

  • Cloreto de cobre II (CuCl2).

  • Cloreto de cobre I (CuCl)

  • Cloreto de Estrôncio (SrCl)

IDENTIFICAÇÃO DOS PERIGOS / REGRAS E CUIDADOS A CONSIDERAR -

  • Usar uma espátula para cada um dos sais;

  • Apagar a chama do cadinho por abafamento;

  • Não usar luvas na presença de chama;

  • Não misturar as tampas dos frascos dos sais;

  • Lavar o cadinho, quando estiver totalmente frio

  • Não inalar os sais a ensaiar.

  • Álcool: Inflamável


PROCEDIMENTO -

  • Reunir em cima de uma mesa, todo o material necessário á experiência;

  • Medir o peso dos sais numa balança eletrónica;

  • Colocar dentro do cadinho de porcelana, algodão embebido em álcool a 96%;

  • Inflamar o algodão;

  • Colocar 0.44g de cloreto de sódio;

  • Observar e registar os resultados;

  • Repetir os para os restantes sais;


REGISTO E ANÁLISE DE DADOS -

Sal

Cor da chama c/ álcool e algodão

Cloreto de sódio (NaCl)

Amarelo intenso/ azul

Cloreto de bário (BaCl2)

Laranja

Cloreto de potássio (KCl)

Amarelo alaranjado

Cloreto de cobre (I) (CuCl)

Verde intenso

Cloreto de cobre (II) (CuCl2)

Verde azulado

Cloreto de lítio (LiCl)

Vermelho

Cloreto de estrôncio (SrCl2)

Vermelho/Carmim



NaCl BaCl2 KCl CuCl



CuCl2 LiCl SrCl2

CONCLUSÃO -

  • Concluiu-se que a cor do fogo de artifício, deve-se aos átomos energicamente excitados. Para um eletrão ficar eletricamente excitado para proporcionar uma mudança de nível, necessita de uma determinada quantidade de energia. Quando essa energia é fornecida em quantidade suficiente, o eletrão deixa o seu estado fundamental passando ao estado excitado. Quando liberta novamente a energia que lhe foi ministrada, liberta-se assim, uma cor.

  • Devido a determinadas condições durante a atividade experimental, nem todas as cores obtidas correspondem á cor que supostamente se deveria obter.


RESPOSTA AS QUESTÕES PÓS-LABORATORIAIS -

  1. Porque razão é necessário proceder a um aquecimento de misturas de sais de uma chama?

É necessário que exista um aquecimento da mistura dos sais para que os eletrões transitem do seu estado fundamental para um estado excitado, ou seja, o eletrão desloca-se de um nível de menor energia para outro de maior energia absorvendo energia de radiação.

  1. Discuta com os seus colegas se a cor está associada à composição de misturas da solução utilizada.

Cada sal tem a cor diferente, pois estas identificam o seu espectro eletromagnético, e assim, o(s) elemento(s) também podem ser identificados.

  1. Que riscos estão associados à sua utilização e que precauções de segurança devem ser tomadas quando se executa um fogo de artifício?

Os riscos associados à utilização do fogo de artifício são as queimaduras, ou intoxicação com compostos químicos.


QUESTÃO-PROBLEMA -

  • A que se deve a cor do fogo de artifício?


OBJETIVOS -

  • Identificar elementos através do teste da chama;


QUESTÕES PRÉ-LABORATORIAIS -

  1. Como podemos obter experimentalmente o espectro de emissão característico de um dado elemento químico?

O olho humano não recebe todas as ondas eletromagnéticas, mas somente aquelas cujo comprimento de onda são chamadas de luz visível. Devido à peculiaridade da visão, a cada comprimento de onda é associada uma cor.

A análise qualitativa do feixe luminoso da fonte emissora consiste em separar e identificar as diversas ondas que compõe a luz. Através do espectroscópio podemos separar os diferentes comprimentos de onda. Pelo fenómeno ondulatório sabe-se que se a luz se propagar de um meio para outro refrata, sofrendo um desvio na sua trajetória que varia de acordo com o comprimento de onda.



  1. Sais do mesmo metal darão cor idêntica à chama?

Sim, uma vez que são do mesmo metal.

  1. Será necessário proceder algum ensaio em branco?

Não é algo estritamente necessário, embora com o ensaio em branco pudéssemos obter resultados mais precisos. De qualquer forma, se não for efetuado, não irá alterar muito o resultado final, uma vez que o que se pretende com o ensaio em branco é que ele não apresente nenhuma coloração.




CUIDADOS A TER COM O MATERIAL/REAGENTES -

  • O bico de Bunsen é um instrumento potencialmente perigoso visto que trabalha com chama;

  • Não tomar contacto com ácido clorídrico: corrosivo;


MATERIAL/REAGENTES -

  • Bico de Bunsen

  • Vidro de relógio

  • Carta espectral dos elementos

  • Espátulas.

  • Espectroscópio

  • Álcool a 96%.




  • Cloreto de sódio (NaCl);

  • Cloreto de bário (BaCl2);

  • Cloreto de potássio (KCl);

  • Cloreto de cobre II (CuCl2);

  • Cloreto de cálcio (CaCl);

  • Ácido clorídrico;

PROCEDIMENTO -

  • Reunir em cima de uma mesa, todo o material necessário á experiência;

  • Obscurecer o laboratório;

  • Medir o peso dos sais numa balança eletrónica;

  • Antes de adicionar os sais á chama, realizámos um ensaio em branco;

  • Adicionar a mistura dos sais á chama;

  • Observar a chama da amostra com um espectroscópio, e registar as riscas observadas no espectro;

  • Comparar o espectro observado com os espectros de referência, para identificar o elemento presente no sal analisado;


REGISTO E ANÁLISE DE DADOS -

Sal

Cor

Espectro correspondente

Cloreto de sódio

Amarelo alaranjado

Amarelo; Laranja;

Cloreto de bário

Amarelo

Amarelo

Cloreto de potássio

Amarelo/azul

------

Cloreto de cobre I

Verde

Verde

Cloreto de cobre II

Verde claro/azul

Azul; Roxo;

Cloreto de lítio

Vermelho

Verde; Azul; Roxo;

Cloreto de estrôncio

Vermelho intenso

Roxo; Verde; Amarelo; Vermelho;

Cloreto de cálcio

Laranja intenso

Laranja; vermelho;

(sal mistério)

Laranja

------


NaCl BaCl2 KCl CuCl



CuCl2 LiCl SrCl2 CaCl



Sal Mistério


CONCLUSÃO -

  • Concluí que as cores que se observam num espetáculo de fogo de artifício estão relacionadas com as cores que os eletrões emitem numa fase de desexcitação. O espectro é como uma “impressão digital” do elemento químico portanto para cada elemento existem diferentes espectros. Quando uma energia incide sobre um metal os átomos vão ficar excitados e vão absorver energia, posteriormente os átomos voltam ao seu estado fundamental emitindo energia sob a forma de luz de cores distintas. Dois elementos diferentes nunca poderão emitir luz de cor igual. O teste da chama geralmente não permite identificar os aniões, permite apenas identificar o catião de um sal puro.


QUESTÕES PÓS-LABORATORIAIS -

  1. Qual a finalidade do primeiro ponto do procedimento no ensaio á chama?

O primeiro ponto do procedimento (inserir a ansa de inoculação com anel níquel/crómio na zona mais quente da chama), é para fazer uma espécie de limpeza à ansa, para não induzir em erro a cor da outra substância. É uma espécie de ensaio em branco onde se pretende que a ansa não apresente qualquer coloração.

  1. Porque razão é necessário proceder a um aquecimento do composto numa chama?

Porque quando uma substância é aquecida a altas temperaturas emite luz, onde as cores dependerão da substância aquecida.

  1. Quais as limitações do uso do ensaio á chama para o fim em vista?

O facto de o olho humano ser falível pode conduzir a que se interprete mal a cor apresentada, e como a coloração de cada uma das substâncias é de curta duração, por vezes é difícil de tirar uma conclusão.

  1. Qual(ais) a(s) relação(ões) das cores da chama após a adição de sal e dos espectros atómicos

Nicole Oliveira nº15 10ºA







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