GRADO 10. 2016. ANÁLISIS ESPECTRAL

GRADO 10. LABORATORIO período 2_ 2017

Nota: ver en la Guía 1 los cuidados que se deben tener en el laboratorio, y la forma de presentación del informe de laboratorio

PROFESORA: ESPERANZA PORRAS A
.

 ANÁLISIS ESPECTRAL DE LOS METALES Li, Na y K

Los vapores de ciertos elementos imparten un color característico a la llama. Esta propiedad es usada en la identificación de varios elementos metálicos como sodio, calcio, etc. La coloración en la llama es causada por un cambio en los niveles de energía de algunos electrones de los átomos de los elementos. Para un elemento particular la coloración de la llama es siempre la misma, independientemente de si el elemento se encuentra en estado libre o combinado con otros. 

ELEMENTO	COLOR DE LA LLAMA	INTENSIDAD	(Å)
Ba	Verde Claro	Baja	5.150
Ca	Rojo - Anaranjado	Media	6.060
Cu	Azul verde - intenso	Media	5.790 - 5.850
Cr	Amarillo	Media	5.790 - 5.850
Cs	Rojo Claro	Media	6.520 - 6.940
In	Violeta - Rosado	Media	4.510
K	Violeta	Alta	4.044
Li	Rojo - Intenso	Alta	6.710
Na	Amarillo	Muy Alta	5.890 - 5.896
Pb	Azul Gris Claro	Escasa	-----
Sr	Rojo	Media	6.620 - 6.880

Estos elementos sometidos a temperaturas elevadas producen espectros discontinuos en los que se aprecia un conjunto de líneas que corresponden a emisiones de sólo algunas longitudes de onda. El siguiente gráfico muestra el espectro de emisión del Na (sodio):

El conjunto de líneas espectrales que se obtiene para un elemento concreto es siempre el mismo, incluso si el elemento forma parte de un compuesto complejo, y cada elemento produce su propio espectro diferente al de cualquier otro elemento. Esto significa que cada elemento tiene su propia firma espectral.

Si hacemos pasar la luz blanca por una sustancia antes de atravesar el prisma sólo pasarán aquellas longitudes de onda que no hayan sido absorbidas por dicha sustancia y obtendremos el espectro de absorción de dicha sustancia.

El descubrimiento de que cada elemento químico llevaba su propia firma espectral tuvo enormes implicaciones en química, física y astronomía. A través del análisis espectral, Bunsen y Kirchhoff identificaron los patrones característicos de las líneas de emisión de colores de todos los elementos entonces conocidos. Kirchhoff, mientras tanto, empezó a realizar experimentos que conformarían lo fundamental de una rama de la astronomía conocida después como astrofísica. Primero resolvió el viejo misterio del origen de las líneas en los espectros solar y estelar. Confirmando la coincidencia descubierta por Fraunhofer, demostró que ciertas líneas solares de absorción, conocidas como las líneas de Fraunhofer, se correspondían con las líneas de emisión del sodio. Calibró el espectroscopio con una llama de sodio quemando en un fondo oscuro para producir las líneas de emisión amarillas dobles, características de este elemento, y luego desplazó la llama hacia el recorrido de un rayo de luz solar, pensando que las líneas de emisión brillantes se anularían con las líneas del espectro solar. Al contrario. las líneas de absorción aparecieron más contrastadas y oscuras que antes. Aparentemente, el gas estaba absorbiendo mucha más energía de la luz solar que la que estaba emitiendo.

Kirchhoff aplicó estos principios a la astronomía con asombrosos efectos. Kirchhoff concluyó que la luz del caliente Sol, o de otras estrellas, pasa a través de una atmósfera circundante de gases más fríos. Gases como el vapor de sodio absorben de la luz sus longitudes de onda características, produciendo las líneas oscuras de Fraunhofer en el espectro que llega a la Tierra. Para demostrarlo, Kirchhoff aplicó a un telescopio un espectroscopio de cuatro prismas que le permitió ver y comparar simultáneamente las líneas oscuras del espectro solar con las líneas de emisión brillantes de treinta elementos diferentes que se encuentran en la Tierra. Descifrando la composición de la atmósfera solar, halló no sólo sodio sino también cantidades importantes de hierro, calcio. magnesio, níquel y cromo. Algunos años después, astrónomos que miraron al Sol durante un eclipse solar hallaron incluso las líneas espectrales de un elemento no descubierto aún en la Tierra. Lo llamaron helio, a partir del nombre griego helios, de «sol».

Con este descubrimiento los astrónomos pudieron apuntar sus telescopios al Sol y las estrellas y valerse del espectro que veían para determinar las clases y cantidades de elementos presentes en esos sitios distantes. Gracias al análisis espectral de la luz, la física terrestre había dado un brinco hacia el cosmos. El Sol y las estrellas poseían espectros como los que se podían producir en Heidelberg, lo cual llevaba a la sencilla conclusión de que las estrellas tenían pocas diferencias (aparte de la temperatura media) con nuestro mundo.

Llevar fósforos, y conseguir  un frasco de vidrio azul