Per il riconoscimento
qualitativo preliminare delle specie chimiche presenti in un composto od
una miscela è possibile utilizzare:
1)
saggi per via umida: si pone il campione in
soluzione acquosa, con l’aggiunta di acido cloridrico diluito o
concentrato
2)
saggi per via secca: si esegue il saggio di
riconoscimento direttamente sulla polvere del campione senza trattamenti
preliminari.
Fra i saggi per via
secca possiamo distinguere:
–
saggi alla fiamma
–
saggi alla perla
–
riscaldamento in provetta
–
saggi con acido solforico o
bisolfato
I saggi alla fiamma
stanno alla base di sistemi di analisi più sofisticati ad accurati che
sono i metodi spettroscopici e colorimetrici.
Questo saggio si basa
sul principio che alcuni elementi chimici hanno la proprietà di conferire
colorazione alla fiamma del becco bunsen (fiamma ad aria/metano) quando
vengono posti a contatto con la fiamma stessa direttamente. Il composto in
frazioni di secondo passa da solido allo stato fuso e poi volatilizza.
Seguono una serie di ionizzazioni singole e multiple (ossidoriduzioni) a
seconda della temperatura e della zona di fiamma attraversata. In questa
fase gli ioni possono assorbire calore (radiazione termica) e riemetterla
sotto forma di radiazione visibile (colorazione della fiamma).
Questa colorazione appare tanto più
evidente quanto più volatili sono i composti analizzati. I cloruri degli
elementi sono fra i sali più volatili, per cui durante il saggio si
procede alla trasformazione del campione in sali di cloro. Nella tabella
seguente [TAB.1] riportiamo le colorazioni principali ed in [TAB.2]
riportiamo le definizioni di tali colorazioni.
Tabella 1: COLORAZIONI TIPICHE DELLA FIAMMA
PER I ALCUNI ELEMENTI CHIMICI*
SODIO |
CALCIO |
COBALTO |
STRONZIO |
BARIO |
LITIO |
RAME
|
POTASSIO
|
*queste fotografie sono tratte da diversi
siti internet di divulgazione chimica
Tabella 2: definizioni delle colorazioni
principali e loro lunghezze d’onda (non tutte sono disponibili)
ELEMENTO – IONE(schema di transizione)
|
Transizione Elettronica |
Colorazione della fiamma |
|
Litio ( Li |
2s1D2p1 |
Rosso carminio |
671 |
Sodio ( Na |
3s1D3p1 |
Giallo |
589 |
Potassio ( K |
4s1D4p1 |
Violetto |
768, 694, 404 |
Calcio ( Ca |
4s1D4p1 |
Rosso arancio |
629 |
Stronzio ( |
5s1D5p1 |
Rosso porpora |
673, 606 |
Bario ( Ba |
6s1D6p1 |
Verde |
593, 533 |
Boro ( B |
2p1D3s1 |
Verde |
550 |
Rame (Cu |
4s1D4p1 |
Verde |
541 |
Quando gli elementi od i sali si trovano
puri si fa riferimento direttamente alla tabella sopra ed alle colorazioni
caratteristiche degli elementi. Quando però i sali si trovano in miscela,
le varie colorazioni assunte dalla fiamma interferiscono le une con le
altre sovrapponendosi. Tuttavia è possibile discriminare in successione le
diverse colorazioni fruttando la differente persistenza, forma della
colorazione, volatilità dei sali, differenti temperature della fiamma,
utilizzo di vetro al cobalto blu e di vetro verde.
La tabella 3 [TAB.3] illustra il principio
della separazione con i vetri colorati.
TAB.3: DISCRIMINAZIONE DELLE COLORAZIONI IN
MISCELA CON VETRI COLORATI
MATERIALE PER I SAGGI ALLA FIAMMA
- becco bunsen alimentato a gas metano
-
filo di platino (Pt) di circa 5 cm
lunghezza montato su stelo di vetro pirex -
vetri colorati al cobalto (blu) , vetri
verdi - provette di acido cloridrico concentrato
-
sali puri di riferimento (Li, Na, K, Ca,
Sr, Ba, Cu, B, NH4, Hg, … ) - Provetta con campione
PROCEDURA DEI SAGGI ALLA FIAMMA
-
immergere il filo di platino nella
provetta -
scaldare il filo di platino finché
scompare qualsiasi colorazione dello stesso -
immergere la punta del filo di platino
nell’acido cloridrico concentrato (umettarlo) -
prelevare con la punta del filo bagnata di
HCl , un cristallino di campione -
sottoporre il campione su filo di platino
alla fiamma diretta, nelle varie zone della fiamma (bordo inferiore
esterno (ossidante bassa temperatura), cono interno inferiore (riducente
bassa temperatura), bordo superiore esterno (ossidante alta
temperatura), cono interno superiore (riduzione alta temperatura),
fiamma superiore (ossidazione alta temperatura), verificando le
differenti colorazioni che assume la fiamma. -
ripetere i punti 1 – 5 ogni volta cercando
di riconoscere una colorazione, e confrontandola con quelle ottenute con
i sali puri di riferimento nelle stesse condizioni di fiamma. -
Ripetere gli esperimenti utilizzando i
vetri blu e verde. -
NOTA: occorre che il filo di platino sia
sempre ben pulito ed incolore alla fiamma , altrimenti si rischia di
contaminare il campione o peggio i sali di riferimento. Soprattutto il
sodio è motlo persistente e ricoprente.
BIBLIOGRAFIA:
Analisi chimica qualitativa, A.Araneo,
I.Liverani (Ambrosiana, Milano, 2° edizione 1978)