Una prueba de llama es una prueba relativamente rápida para detectar la presencia de algunos elementos en una muestra. La técnica es arcaica y de confiabilidad cuestionable, pero alguna vez fue un componente del análisis inorgánico cualitativo . El fenómeno está relacionado con la pirotecnia y la espectroscopia de emisión atómica . [1] El color de las llamas se entiende a través de los principios de transición electrónica atómica y fotoemisión , donde los elementos variables requieren distintos niveles de energía ( fotones ) para las transiciones electrónicas. [2] [3]
Robert Bunsen inventó el ahora famoso mechero Bunsen en 1855, que era útil en pruebas de llama debido a su llama no luminosa que no alteraba los colores emitidos por los materiales de prueba. [4] [1] El mechero Bunsen , combinado con un prisma (que filtra la interferencia de color de los contaminantes ), condujo a la creación del espectroscopio , capaz de emitir la emisión espectral de varios elementos. [1] En 1860, Robert Bunsen y Gustav Kirchhoff observaron la aparición inesperada de azul cielo y rojo oscuro en las emisiones espectrales , lo que llevó al descubrimiento de dos metales alcalinos , el cesio ( azul cielo ) y el rubidio (rojo oscuro). [4] [1] Hoy en día, este método de bajo costo se utiliza en la educación secundaria para enseñar a los estudiantes a detectar metales en muestras de forma cualitativa. [2]
Una prueba de llama implica introducir una muestra del elemento o compuesto en una llama caliente, no luminosa, y observar el color de la llama resultante. [4] El compuesto se puede convertir en una pasta con ácido clorhídrico concentrado, ya que los haluros metálicos , al ser volátiles, dan mejores resultados. [5] Se pueden probar diferentes llamas para verificar la precisión del color. Se sugieren tablillas de madera, alambres de nicromo , alambres de platino , varillas de magnesia , hisopos de algodón y espuma de melamina como soporte. [6] [7] [8] Las precauciones de seguridad son cruciales debido a la inflamabilidad y toxicidad de algunas sustancias involucradas. [9] [10] [11] [6] Al usar una férula, uno debe tener cuidado de agitar la férula a través de la llama en lugar de mantenerla en la llama durante períodos prolongados, para evitar incendiar la férula. También se ha sugerido el uso de un hisopo de algodón o espuma de melamina (usada en esponjas de limpieza de "borrador") como soporte. [7] [8] [6] El sodio es un componente o contaminante común en muchas muestras, [2] y su espectro tiende a dominar muchas otras pruebas de llama. [5] La llama de prueba a menudo se ve a través de un vidrio azul cobalto para filtrar el amarillo del sodio y permitir una visualización más fácil de otros iones metálicos. [ cita requerida ]
El color de las llamas también depende generalmente de la temperatura y del oxígeno suministrado; ver colores de las llamas . [5] El procedimiento utiliza diferentes solventes y llamas para ver la llama de prueba a través de un vidrio azul cobalto o vidrio didimio para filtrar la luz interferente de contaminantes como el sodio . [12]
Las pruebas de llama están sujetas a una serie de limitaciones. El rango de elementos detectables positivamente en condiciones estándar es pequeño. Algunos elementos emiten débilmente y otros (Na) muy fuertemente. El oro , la plata , el platino , el paladio y varios otros elementos no producen un color de llama característico, aunque algunos pueden producir chispas (como el titanio metálico y el hierro ); se dice que las sales de berilio y oro depositan metal puro al enfriarse. [12] La prueba es altamente subjetiva .
En las pruebas de llama, los iones se excitan térmicamente. Estos estados excitados luego se relajan al estado fundamental con la emisión de un fotón. La energía del estado o estados excitados y del fotón emitido asociado es característica del elemento. La naturaleza de los estados excitados y fundamentales depende únicamente del elemento. Por lo general, no hay enlaces que romper y la teoría de orbitales moleculares no es aplicable. El espectro de emisión observado en la prueba de llama también es la base de la espectroscopia de emisión de llama , la espectroscopia de emisión atómica y la fotometría de llama . [4] [13]
Algunos elementos comunes y sus colores correspondientes son:
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