Analisi chimica qualitativa

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Analisi chimica qualitativa

ANALISI CHIMICA

La Chimica, scienza sperimentale, studia principalmente due cose: 1) Le sostanze ; 2) Le reazioni (trasformazioni chimiche delle sostanze).

A tal fine è indispensabile l’attività di laboratorio, la quale ha al suo centro l’analisi chimica.

Si ricorda che “analisi” significa “scomposizione”, e quindi, in chimica, individuazione delle parti di un corpo materiale ( campione ) e delle relazioni quantitative tra queste.

La prima parte dell’analisi chimica quindi è qualitativa e con essa si individuano gli elementi che costituiscono un corpo. Nella seconda parte, invece, si determinano le relazioni quantitative tra i vari elementi individuati precedentemente, e quindi la chiameremo quantitativa.

ANALISI CHIMICA QUALITATIVA

{ Quella parte dell’analisi chimica con cui si individuano gli elementi costituenti un campione }.

La “Qualitativa” si svolge secondo una procedura sistematica che prevede una divisione degli elementi in gruppi di reazione selettivi che ne permettono la separazione dagli altri per la loro eventuale individuazione, secondo un procedimento lungo e complesso.

Vi sono poi altri saggi, detti preliminari, con i quali si possono individuare solo alcuni elementi;

tra questi il:

SAGGIO ALLA FIAMMA

{Riconoscimento di 7 elementi, tra i circa 114 della tavola periodica, attraverso la colorazione peculiare che viene impartita alla fiamma del “Bunsen” grazie all’esposizione in questa di piccolissime quantità di campione in polvere finissima }.

Questa procedura necessita di una strumentazione molto leggera:

Una bacchettina di vetro con filo di nichel-cromo.
Qualche vetro d’orologio.
Una soluzione acquosa di HCl a concentrazione medio-alta.
Dei vetrini colorati verdi (al cromo) e blu (al cobalto).

Operazioni tecniche preliminari

Si prende una bacchettina di vetro di circa 20 cm e si scalda ad un’estremità fino a che si ammorbidisce.
Con l’altra mano si innesta sulla punta del vetro, per alcuni mm, un filo al nichel-cromo lungo circa 10 cm.
Si esce dalla fiamma e dopo pochi secondi si prova a tirare leggermente il filo per vedere se tiene.
Si prelevano in un vetro d’orologio alcuni cc di soluzione acquosa di HCl e si esaminano, una alla volta, le sostanze contenenti i 7 elementi, cominciando dai più deboli ( Calcio, Bario e Potassio ), passando ai medi (Litio e Stronzio) e terminando con i più intensi (Rame e Sodio).

QUADRO RIASSUNTIVODEI COLORI

Elemento	Simbolo	Catione	colore	altro	Vetri colorati
LITIO	Li	Li⁺	Rosso porpora		Attenzione a non scambiarlo per il potassio al vetro blu
SODIO	Na	Na⁺	Giallo arancio	Molto persistente	La sua colorazione è annullata dal vetro blu
POTASSIO	K	K⁺	Viola chiaro	Coperto dal sodio	In caso di fiamma giallo –arancio va osservato al vetro blu
CALCIO	Ca	Ca²⁺	Rosso chiaro a sprazzi con scintilline gialle	Coperto dagli altri rossi	In caso di presenza di altri rossi può essere individuato per le scintilline giallo –verdognole dietro al vetro verde
BARIO	Ba	Ba²⁺	Verde chiaro	Tende a uscire alla distanza sulla parte esterna della fiamma
STRONZIO	Sr	Sr²⁺	Rosso scarlatto	Tonalità simile al Calcio ma più intensa
RAME	Cu	Cu²⁺	Verde bluastro	Tende a incrostare il filo per la formazione di CuO nero

Si usa l’HCl come adesivo per le sostanze esaminate,invece dell’acqua deionizzata, perché questo, essendo un acido “forte”, riesce a spostare quasi tutti gli altri anioni formando cloruri, una categoria di sali particolarmente volatili e quindi maggiormente evidenziabili alla fiamma.

Reazione generica a cui da luogo l’HCl, con le opportune varianti da introdurre per rispettare le varie valenze: X⁺Y^- + HCl → XCl + HY .

Questa caratteristica dei cloruri, naturalmente, favorisce anche la pulizia del filo di nichel-cromo (meglio se di platino) per gli esami successivi.

Esame analitico:

Viene consegnato un mortaio contenente il campione .
Con il pestello si deve rendere il miscuglio in polvere finissima per facilitarne l’adesione al filo e gli effetti di colore.
Si mette in un vetrino d’orologio la soluzione apposita di HCl.
Dopo aver bagnata la punta del filo nell’HCl facciamo aderire su questa una piccola quantità di campione.
Immettiamo il filo sulla fiamma del Bunsen e osserviamo le varie colorazioni, spostandoci su varie zone a temperature diverse e attendendo l’eventuale emergere di colori più lenti a formarsi. Ripetiamo più volte questa procedura.
In caso di fiamma giallo-arancio, osserviamo attraverso il vetro blu per individuare la possibile presenza del potassio, stando attenti a non confonderlo con litio o stronzio.
In caso di fiamma rossa, osserviamo attraverso il vetro verde, che annullando i rossi più forti permette di notare la possibile presenza delle fiammelline giallo-verdognole del calcio.

I COLORI SONO RADIAZIONI ELETTROMAGNETICHE

Tutti i corpi possono essere visti perché investiti da radiazioni luminose emesse da sorgenti (sole, lampadine, etc.) ove avvengono trasformazioni energetiche.

Quindi le radiazioni luminose sono anche energia luminosa.

Questa forma di energia si propaga in maniera sinusoidale (oscillatoria, ondulatoria) alla velocità di circa 3·10⁸ m/s (c).

Esistono varie tipologie di radiazioni elettromagnetiche, contraddistinte da una peculiare lunghezza d’onda (λ) e da un’altrettanto caratteristica frequenza (ν).

Lunghezza d’onda: distanza tra un punto di un onda e il corrispettivo punto di un’onda adiacente (unità di misura: il metro, suoi multipli e sottomultipli).

Frequenza: numero di onde (oscillazioni) nell’unità di tempo (unità di misura: l’Hertz;

1 Hertz = 1 oscillazione al secondo).

Ogni radiazione elettromagnetica è costituita da onde tutte uguali.

E’ evidente che all’aumentare di λ diminuirà ν e viceversa. Infatti il loro andamento è inversamente proporzionale: λ·ν = c (velocità della luce).

La gamma di tutte le radiazioni elettromagnetiche è compresa tra 10^-4 nm (raggi gamma della radiazione cosmica) e 10⁴ m (onde chilometriche a bassa frequenza).

Di tutte queste radiazioni solo quelle comprese tra circa 400 nm (violetto) e 800 nm (rosso) fanno parte di quelle visibili.

Se facciamo passare un fascio (bianco) di radiazioni emesse da una sorgente luminosa attraverso un prisma, le varie tipologie vengono deviate in maniera diversa a seconda della frequenza, e quindi quelle visibili ci appaiono nelle loro sette componenti colorate fondamentali ( v. arcobaleno).

Quindi questi sette colori fondamentali , insieme danno il bianco. Però possiamo anche riassumere in due colori soltanto (complementari) i componenti della luce bianca: verde e rosso, giallo e viola, arancio e blu. Questo tipo di somma tra radiazioni viene detto sintesi additiva.

Quando invece dei piccoli corpi riflettenti le radiazioni complementari si trovano strettamente adiacenti, questi si assorbono l’un l’altro le radiazioni emesse dando come risultato il nero: sintesi sottrattiva.

Da queste considerazioni si comprende come mai vengono usatri i vetrini colorati in blu e verde.

Infatti il vetro verde, interposto tra l’occhio e la fiamma, neutralizza per sintesi additiva il rosso della fiamma, lasciando intravedere le eventuali fiammelline giallo-verdognole del calcio; mentre il vetro blu, neutralizzando il giallo arancio , permette di vedere il viola del potassio, precedentemente occultato dalla colorazione complementare del sodio molto più intensa.

CONSIDERAZIONI TEORICHE

Ma se le radiazioni colorate sono anche energia, allora quelle che si sviluppano sulla fiamma del Bunsen sono il prodotto di una trasformazione dell’energia termica in energia elettromagnetica.

Per comprendere questo fenomeno di trasformazione occorre tornare al nostro modello di atomo, schematizzato come un nucleo con intorno elettroni che si muovono su particolari livelli energetici (discontinui).

L’apporto di energia termica, grazie ad un assorbimento selettivo di questa (ΔE) , consente agli elettroni di passare su livelle energetici superiori, e il ritorno ai livelli energetici originari provoca la restituzione di questa stessa quantità di energia, ma trasformata in forma elettromagnetica.

La Legge fondamentale che evidenzia e quantifica le relazioni tra E (energia) e le grandezze peculiari delle onde elettromagnetiche è quella di Planck:

E = h • ν

E = energia ν = frequenza h = costante di Planck

Quindi ad ogni ΔE corrispondente ai vari salti elettronici possibili è associato un particolare tipo di radiazione elettromagnetica riemessa caratterizzata da una specifica frequenza (ν). Se tale frequenza risulta compresa nello spettro del visibile, i nostri occhi rilevano un effetto luminoso.

Conclusioni:

Dopo questa esperienza e dei relativi riscontri teorici, possiamo dire che gli elettroni sono disposti intorno al nucleo in maniera discontinua, cioè in determinati livelli energetici, e non in una continuità indistinta di valori dell’energia; infatti se così non fosse non potremmo vedere colorazioni precise, ma una mescolanza bianca (v.sintesi additiva).

Allo stesso modo possiamo affermare che l’energia non si trasmette in maniera continua ma bensì a pacchetti distinti tra loro, altrimenti gli elettroni non potrebbero tornare al livello di partenza restituendo energia elettromagnetica.

Si ripete quindi nuovamente per elettroni ed energia quel concetto di discontinuità che già avevamo visto per la costituzione della materia quando avevamo ammesso che questa era costituita di atomi ognuno distinto dagli altri.

Fonte: http://www.itipedia.org/images/5/57/Analisi._qualitativa.doc

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