CIENCIA BÁSICA APLICADA A LA RESTAURACIÓN

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PRÁCTICA #5. IDENTIFICACIÓN DE METALES A LA FLAMA. OBJETIVOS:

Conocer la información que nos ofrece la tabla periódica.

Reconocer la presencia de determinados metales por el color que aparece al exponer sus

compuestos a la flama.

Observar los diferentes colores que emiten determinadas sales en metanol.

INTRODUCCIÓN: En condiciones normales los átomos se encuentran en el estado fundamental, que es el más estable

termodinámicamente. Sin embargo, si los calentamos absorben energía y alcanzan un estado excitado. Este

estado posee una energía determinada, que es característica de cada sustancia. Los átomos que se

encuentran en un estado excitado tienen tendencia a volver al estado fundamental, que es energéticamente

más favorable. Para hacer esto deben perder energía, por ejemplo, en forma de luz. Puesto que los estados

excitados posibles son peculiares para cada elemento y el estado fundamental es siempre el mismo, la

radiación emitida será también peculiar para cada elemento y por lo tanto podrá ser utilizada para

identificarlo.

El ensayo a la flama para la detección de los metales más comunes (sodio, calcio, estroncio, bario, potasio,

cobre, magnesio, hierro) se basa en el hecho de los electrones externos de los metales o sus iones al ser

calentados por la llama, experimentan transiciones electrónicas que provocan la emisión de la luz

característica del espectro de emisión de cada metal.

El ensayo a la flama es más un arte que una ciencia, ya que si consideramos que el instrumento de medida

es el ojo del operador, es más difícil su identificación, por que nos basámos en la memoria visual, y, sobre

todo, porque los colores detectados son difícilmente reproducibles con exactitud: existe el problema de la

contaminación de la muestra, cabe mencionar que la identificación se realiza de manera cualitativa.

CONCEPTOS QUE DEBE DOMINAR EL ESTUDIANTE

Espectro de emisión.

Sales metálicas.

Estados de oxidación de los metales

Anión

Catión

● A qué familia o grupo y periodo pertenecen las sales (elementos) que vamos a examinar.

● ¿La combustión es un proceso químico o físico? ● ¿Qué sucede cuando los metales se calientan fuertemente a temperaturas elevadas? ● ¿A qué se refiere ensayo o prueba a la flama? ● Explica por qué se le da la coloración a la flama. ¿Debido a que? ● Revisa en la literatura que color de la flama se espera obtener para los elementos a examinar. LA PRÁCTICA ESTA DIVIDIDA EN DOS PROCEDIMIENTOS.

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MATERIAL Y REACTIVOS

Cantidad Material de laboratorio Reactivos

Equipo de seguridad individual

1 Mechero Bunsen Cloruro de sodio Cloruro de cobre Bata de algodón

1 Cucharilla de combustión Sulfato de cobre Cloruro de calcio Lentes de seguridad

8 Capsulas de porcelana Cloruro de hierro Metanol Guantes

1 Crisol de porcelana Cloruro de bario Cloruro de potasio

1 Espátula

Ácido bórico ácido Clorhídrico 6 M 1 Varilla de vidrio

1 Probeta de 10 mL

ADVERTENCIA DE SEGURIDAD

Las sales utilizadas pueden ser tóxicas al contacto, ingestión o inhalación, con la excepción del cloruro de sodio y el de calcio.

No deben tocarse ni inhalarse, ninguna de las sales a utilizar.

El metanol es una reactivo tóxico e inflamable, por lo tanto se deberá de manejar con sumo cuidado.

El experimento debe hacerse en una campana de gases o en lugar muy bien ventilado (pero sin corrientes de aire).

Debe tenerse a mano un extintor de polvo o CO2.

La parte del experimento con la cucharilla de combustión deberá hacerla un alumno con supervisión de un profesor.

El test con alcohol no deben hacerlo los alumnos, por el peligro de la extensión de la flama del alcohol al cuerpo y ropas. No debe excederse la cantidad de metanol. Los vapores de metanol pueden deflagrar en el aire, no use más metanol que el indicado.

El operado debe vestir bata de laboratorio, guantes y gafas protectoras.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Procedimiento 1.

1. En un crisol de porcelana, verter 15 mL de ácido clorhídrico 6 M. 2. Sumergir la cucharilla de combustión en el crisol. Esquema 1. 3. Sacar la cucharilla de combustión del crisol y llevarla a la flama. Si la flama presenta una coloración que no sea amarilla se repite la operación anterior hasta que desaparezca el color, en este momento la cucharilla de combustión esta lista para usarse. 4. Cuando la cucharilla este limpia, nuevamente se humedece con HCl y se toma una porción de la sal a

examinar. Esquema 2. 5. Introducir la cucharilla de combustión en la zona oxidante de la base de la flama, es decir, en la parte

más externa. Esquema 3. 6. Anotas las observaciones. 7. Nuevamente se limpia la cucharilla de combustión (paso 2 y 3) y se repiten el procedimiento con cada

una de las sales a examinar. Esquema 1 Esquema 2 Esquema 3

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Procedimiento 2.

1. En una capsula de porcelana agregar 5 g de la sal a examinar y añadir 10 mL de metanol. Esquema 4. 2. Con ayuda de una varilla de vidrio, mezclar la sal con el metanol. 3. Repetir el paso 1 y 2 para las demás sales. 4. Con mucho cuidado acercar un cerillo a las capsulas de porcelana para encenderlas. Esquema 5. 5. Anota tus observaciones.

Esquema 4 Esquema 5

RESULTADOS

1) Vea y analice el desarrollo del experimento. Describa lo que sucede usando la terminología adecuada. 2) Explica:

1) Por qué hay que limpiar con ácido el asa entre ensayo y ensayo. 2) Por que se usa ácido clorhídrico. (Piense en la mayoría de las sales utilizadas). 3) En el ensayo con metanol, al principio casi todas las llamas son iguales.¿Por qué? 4) Al avanzar el experimento, las llamas cambian y cada evaporador tiene una pauta característica. ¿Por qué?

3) Completa las tablas.

Tabla 1. Resultados. Identificación de las sales a la flama.

Sustancia Formula química

Catión identificado (metal)

Apariencia física Color de la llama Imagen

Tabla 2. Resultados. Identificación de las sales con metanol a la flama.

Sustancia Formula química

Catión identificado (metal)

Color de la llama Imagen

CUESTIONARIO

1) ¿A qué se debe que cada elemento presente una flama con coloración característica? 2) ¿Qué aplicación o utilidad se le puede dar a esta práctica dentro de la restauración? 3) ¿Cuál es el elementó que da color a la flama más intenso? 4) Suponiendo que se realizara una prueba a la flama de una muestra desconocida y se obtiene una flama

roja. ¿De qué elemento se trata?