Испытание пламени
Испытание пламенем — это относительно быстрый тест на наличие некоторых элементов в образце. Этот метод архаичен и имеет сомнительную надежность, но когда-то был компонентом качественного неорганического анализа . Явление связано с пиротехникой и атомно-эмиссионной спектроскопией . [1] Цвет пламени понимается через принципы атомного электронного перехода и фотоэмиссии , где различные элементы требуют различных энергетических уровней ( фотонов ) для электронных переходов. [2] [3]
История
[ редактировать ]
Роберт Бунзен изобрел ныне известную горелку Бунзена в 1855 году, которая была полезна при испытаниях на пламя из-за ее несветящегося пламени, которое не искажало цвета, излучаемые испытуемыми материалами. [4] [1] Горелка Бунзена в сочетании с призмой (фильтрующей цветную интерференцию примесей ) привела к созданию спектроскопа , способного излучать спектральное излучение различных элементов. [1] В 1860 году неожиданное появление небесно-голубого и темно-красного цветов наблюдалось в спектральных эмиссиях Робертом Бунзеном и Густавом Кирхгофом , что привело к открытию двух щелочных металлов : цезия ( небесно-голубого ) и рубидия (темно-красного). [4] [1] Сегодня этот недорогой метод используется в средней школе, чтобы научить учащихся качественно обнаруживать металлы в пробах. [2]
Процесс
[ редактировать ]
Испытание на пламя включает в себя помещение образца элемента или соединения в горячее несветящееся пламя и наблюдение за цветом полученного пламени. [4] Соединение можно превратить в пасту с концентрированной соляной кислотой, поскольку галогениды металлов , будучи летучими, дают лучшие результаты. [5] Можно попробовать разное пламя, чтобы убедиться в точности цвета. деревянные шины, нихромовая проволока , платиновая проволока, магнезиальные стержни, ватные палочки и меламиновая пена . Для поддержки рекомендуются [6] [7] [8] Меры предосторожности имеют решающее значение из-за воспламеняемости и токсичности некоторых веществ. [9] [10] [11] [6] При использовании шины следует осторожно проводить ею сквозь пламя, а не держать ее в пламени в течение длительного времени, чтобы не поджечь саму шину. использовать ватный тампон или меламиновую пену (используемую в чистящих губках-ластике) в качестве опоры. Также было предложено [7] [8] [6] Натрий является распространенным компонентом или примесью во многих пробах. [2] и его спектр имеет тенденцию доминировать во многих испытаниях на пламя. [5] Испытательное пламя часто просматривают через кобальтово-синее стекло, чтобы отфильтровать желтый цвет натрия и облегчить просмотр ионов других металлов. [ нужна ссылка ]
Цвет пламени также обычно зависит от температуры и подаваемого кислорода ; увидеть цвета пламени . [5] В процедуре используются различные растворители и пламя для просмотра испытательного пламени через кобальтово-синее стекло или дидимиевое стекло для фильтрации мешающего света таких загрязнений , как натрий . [12]
Испытания на пламя имеют ряд ограничений. Диапазон элементов, положительно обнаруживаемых в стандартных условиях, невелик. Некоторые элементы излучают слабо, а другие (Na) очень сильно. Золото , серебро , платина , палладий и ряд других элементов не дают характерного цвета пламени, хотя некоторые могут давать искры (как металлические титан и железо ); Сообщается, что соли бериллия и золота при охлаждении выделяют чистый металл. [12] Тест очень субъективен .
Принцип
[ редактировать ]
При испытаниях пламенем ионы возбуждаются термически. Эти возбужденные состояния затем релаксируют в основное состояние с испусканием фотона. Энергия возбужденного состояния (состояний) и связанного с ним испускаемого фотона является характеристикой элемента. Природа возбужденного и основного состояний зависит только от элемента. Обычно не существует связей, которые можно было бы разорвать, и теория молекулярных орбиталей неприменима. Спектр излучения, наблюдаемый при испытании пламенем, также является основой эмиссионной спектроскопии пламени , атомно-эмиссионной спектроскопии и фотометрии пламени . [4] [13]
Общие элементы
[ редактировать ]
Некоторые общие элементы и соответствующие им цвета:
| Символ | Имя | Цвет [5] | Изображение |
|---|---|---|---|
| Ал | Алюминий | Серебристо-белый , при очень высоких температурах, таких как электрическая дуга, светло-голубой. | |
| Как | Мышьяк | Синий |  |
| Б | Бор | Ярко-зеленый |  |
| Нет | Барий | Светло-яблочно-зеленый |  |
| Быть | Бериллий | Белый | |
| С | Висмут | Лазурный синий | |
| Что | Кальций | Кирпичный/оранжево-красный; светло-зеленый, если смотреть через синее стекло. |  |
| компакт-диск | Кадмий | Кирпично-красный | |
| Этот | Церий | Желтый | |
| Ко | Кобальт | Серебристо-белый |  |
| Кр | Хром | Серебристо-белый |  |
| Cs | Цезий | Сине-фиолетовый |  |
| Cu(I) | Медь (Я) | Сине-зеленый | |
| Cu(II) | Медь(II) ( негалогенидная ) | Зеленый |  |
| Cu(II) | Медь(II) (галогенид) | Сине-зеленый | |
| Fe(II) | Железо (II) | Золото , когда очень жарко, например, электрическая дуга, ярко- синий или зеленый, переходящий в оранжево-коричневый. | |
| Fe(III) | Железо (III) | Оранжево-коричневый |  |
| Ге | германий | Бледно-голубой | |
| ЧАС | Водород | Бледно-голубой | |
| хф | Гафний | Белый | |
| ртуть | Меркурий | Красный | |
| В | Индий | Индиго синий |  |
| К | Калий | Сиреневый ( розовый ); невидимый через кобальтово-синее стекло ( фиолетовое ) |  |
| Что | Литий | Карминно-красный ; невидимый сквозь зеленое стекло |  |
| мг | Магний | Бесцветный из-за слоя оксида магния, но при сжигании металлического магния образуется интенсивный белый цвет. | |
| Мн(II) | Марганец (II) | Желтовато-зеленый |  |
| Мо | Молибден | Желтовато-зеленый | |
| Уже | Натрий | Ярко-желтый; невидимый через кобальтово-синее стекло . См. также Натриевая лампа. |  |
| Нб | Ниобий | Зеленый или синий | |
| В | Никель | От бесцветного до серебристо-белого |  |
| П | Фосфор | Бледный сине-зеленый | |
| Pb | Вести | Сине-белый |  |
| Солнце | Радий | Багрово-красный | |
| руб. | Рубидий | Фиолетовый красный |  |
| С | сера | Синий |  |
| Сб | Сурьма | Бледно-зеленый |  |
| наук | Скандий | Апельсин | |
| Се | Селен | Лазурный синий | |
| Сн | Полагать | Сине-белый | |
| старший | Стронций | От малинового до алого красного; желтоватый через зеленое стекло и фиолетовый через синее кобальтовое стекло |  |
| Облицовка | Тантал | Синий | |
| Теллур | Бледно-зеленый | ||
| Из | Титан | Серебристо-белый | |
| Тл | Таллий | Чистый зеленый | |
| V | Ванадий | Желтовато-зеленый | |
| В | вольфрам | Зеленый | |
| И | Иттрий | Карминовый, малиновый или алый красный. | |
| Зн | Цинк | От бесцветного до сине-зеленого |  |
| Зр | Цирконий | Мягкий/тусклый красный |
См. также
[ редактировать ]- Бисерный тест
- Искровое тестирование
- Цветной огонь
- Электронное возбуждение
- Спектр излучения
- Атомно-эмиссионная спектроскопия с индуктивно связанной плазмой
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д «Этот месяц в истории физики» . www.aps.org . Проверено 2 ноября 2023 г.
- ^ Jump up to: а б с Мораес, Эдгар П.; да Силва, Нильберт С.А.; де Мораис, Камило де Л.М.; Невес, Луис С. дас; Лима, Кассио М.Г. (11 ноября 2014 г.). «Недорогой метод количественного определения натрия в кокосовой и морской воде для бакалавриата аналитической химической лаборатории: испытание пламенем, камера мобильного телефона и обработка изображений» . Журнал химического образования . 91 (11): 1958–1960. дои : 10.1021/ed400797k . ISSN 0021-9584 .
- ^ Вакович-Сгарби, Ширли; Лангарский химический факультет (2018). «8.2 Квантование энергии электронов» . Прессбуки BC Campus .
- ^ Jump up to: а б с д «Роберт Бунзен и Густав Кирхгоф» . Институт истории науки . Проверено 21 октября 2023 г.
- ^ Jump up to: а б с д Хельменстин, Энн (15 июня 2022 г.). «Цвета и процедура испытания пламенем (химия)» . Научные заметки и проекты . Проверено 1 ноября 2023 г.
- ^ Jump up to: а б с Кларк, Джим (август 2018 г.). «Испытания пламенем» . chemguide.co.uk . Архивировано из оригинала 27 ноября 2020 года . Проверено 10 января 2021 г.
- ^ Jump up to: а б Сэнгер, Майкл Дж.; Фелпс, Эми Дж.; Кэтрин Бэнкс (1 июля 2004 г.). «Простые методы проверки пламени с использованием ватных палочек» . Журнал химического образования . 81 (7): 969. doi : 10.1021/ed081p969 . ISSN 0021-9584 .
- ^ Jump up to: а б Лэндис, Артур М.; Дэвис, Мэлонн И.; Лэндис, Линда; Николас К. Томас (1 мая 2009 г.). « Испытание пламенем «Волшебного ластика» . Журнал химического образования . 86 (5): 577. doi : 10.1021/ed086p577 . ISSN 0021-9584 .
- ^ «Предупреждение по технике безопасности: не используйте тесты на пламя на основе метанола на открытых лабораторных столах | NSTA» . www.nsta.org . Проверено 24 октября 2023 г.
- ^ Эмерсон, Джиллиан Мери. «Новое и улучшенное - Демонстрация испытания пламенем («Демонстрация радуги»)». Американское химическое общество .
- ^ Сигманн, Самуэлла Б. (9 октября 2018 г.). «Игра с огнем: необходимы знания по химической безопасности» . Журнал химического образования . 95 (10): 1736–1746. doi : 10.1021/acs.jchemed.8b00152 . ISSN 0021-9584 .
- ^ Jump up to: а б «Испытание пламенем | Объяснение, определение, информация и резюме» . Химический словарь . 14 октября 2019 г. Проверено 2 ноября 2023 г.
- ^ «Атомно-абсорбционная спектроскопия (ААС) | ПеркинЭлмер» . www.perkinelmer.com . Проверено 19 ноября 2023 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
СМИ, связанные с испытанием на пламя, на Викискладе?
- Испытание на пламя — раскрашивание огня — фотографии нескольких тестов на пламя, включая инструкции
- WebMineral.com - Окраска пламени по элементам