Barwienie płomienia palnika

Wykonywanie testu barwienia płomienia

Barwienie płomienia palnika – technika stosowana w chemicznej analizie jakościowej polegająca na umieszczaniu próbki w płomieniu palnika i obserwowaniu zmian zabarwienia płomienia.

W wysokiej temperaturze związki niektórych metali wyparowują, a ich pary pobudzone do świecenia zabarwiają płomień palnika w charakterystyczny dla siebie sposób. Zabarwienie to jest efektem wzbudzenia atomów metali w płomieniu, które wracając do stanu podstawowego emitują kwant światła o ściśle określonej długości fali. Należy podkreślić, że w przypadku większości pierwiastków obserwuje się emisję światła jedynie od elektrycznie obojętnych atomów, a nie jonów. Przykładowo gdy do płomienia wprowadzimy jon sodu to w pierwszej kolejności ulega on rekombinacji z wolnym elektronem, a dopiero potem w wyniku kolejnego zderzenia może dojść do wzbudzenia i relaksacji, której towarzyszy emisja pomarańczowego światła o długości fali równej 589 nm. Różnica energii między poziomami w przypadku tego przejścia jest niewielka i wynosi 2,1 eV, podczas gdy najniższe poziomy wzbudzone dla jonu sodu mają energię ponad 30 eV i są nieosiągalne w płomieniu. Świecenie jonów w płomieniu można zaobserwować jedynie w przypadku berylowców – choć i w tym przypadku intensywność emisji atomów jest wielokrotnie wyższa. W wielu przypadkach barwa ta jest na tyle charakterystyczna, że w połączeniu z innymi technikami analitycznymi umożliwia niemal stuprocentową pewność obecności danego metalu w próbce.

Warunki poprawności wykonania testu barwienia

Idealny płomień do analizy widoczny w ciemnościach przez okulary ze szkła kobaltowego

Technika ta, jakkolwiek pozornie prosta, wymaga stosowania specjalnego sprzętu i procedury:

• szczypce laboratoryjne lub specjalna łyżeczka do spalań sama nie może barwić płomienia; najczęściej są one wykonywane z platyny i przed ich użyciem należy je wyprażyć, aby pozbyć się z ich powierzchni jonów sodowych pochodzących z wody, które zabarwiają płomień na żółto;
• płomień palnika musi być maksymalnie bezbarwny; w przypadku najczęściej stosowanych palników gazowych muszą one być tak skonstruowane, aby tworzyć spokojny, stojący płomień z białym środkiem i dużą, jasnoniebieską, ledwo widoczną obwódką;
• obserwacja zmiany barwy palnika musi być dokonana na białym tle (np. na tle czystych kafelków w laboratorium), w pomieszczeniu z białym oświetleniem lub w ciemności;
• czasami, aby odfiltrować żółtą barwę płomienia od jonów sodowych, stosuje się szkło kobaltowe, które absorbuje światło o tej barwie.

Kolory i metale

Karminowe zabarwienie płomienia od jonów litu

Jon i odpowiadająca mu barwa płomienia:

Kationy metali I grupy głównej

• Li⁺ – karminowy, ciemnoczerwony i wiśniowoczerwony
• Na⁺ – intensywnie żółty
• K⁺ – różowy i różowofioletowy
• Rb⁺ – purpurowy i jasnofioletowy
• Cs⁺ – niebieski i niebieskofioletowy

Kationy metali II grupy głównej

• Ca²⁺ – ceglastoczerwony
• Sr²⁺ – karminowoczerwony
• Ba²⁺ – jasnozielony i żółtozielony
• Ra²⁺ – karminowoczerwony

Kationy lantanowców

• Eu³⁺ – czerwony

Kationy metali XI grupy pobocznej

• Cu²⁺ (halogenki) – niebieskozielony
• Cu²⁺ (inne sole) – zielony
• Cu⁺ – niebieski

Kationy metali III grupy głównej

• Ga³⁺ – fioletowy i niebieskofioletowy
• In³⁺ – indygowy
• Tl⁺ – zielony

Zobacz też

• Fotometria płomieniowa