Gli elementi chimici che
colorano la fiamma
(saggi alla fiamma)
Di Barni Alessandro
PRESENTAZIONE
I”saggi alla fiamma” è una tecnica di riconoscimento di alcuni elementi chimici metallici,
mediante l’ esame del colore assunto dalla fiamma del fornello bunsen quando sali che li
contengono ricevono energia termica
Fornendo energia ad un certo metallo, ossia scaldandolo, si provoca lo spostamento su orbite
più energetiche di alcuni suoi elettroni, i quali, tornando poi al livello originale, emettono l’
eccesso di energia sotto forma di radiazioni luminose, che corrispondono, quindi, a transizioni
da stati eccitati instabili a stati “normali” o “fondamentali” stabili dell’ atomo.
Le colorazioni delle radiazioni luminose appaiono tanto più facilmente quanto più volatili sono i
sali; poiché le sostanze più volatili sono i cloruri, si introduce il filo di nichel-cromo in una
provetta contenente acido cloridrico ( HCl ) concentrato e poi, dopo aver fatto aderire una
piccolissima quantità del sale posta su un vetrino da orologio, lo si scalda alla fiamma,
ottenendo colorazioni diverse per i diversi metalli.
In poche parole, alcuni cationi metallici , se riscaldati alla fiamma ossidante del bunsen, hanno
la capacità di colorarla con una colorazione caratteristica del catione stesso.
L’acido cloridrico (HCl) assume in questo esperimento particolare
importanza. Infatti, i composti che contengono gli elementi ,
che sono in grado di manifestare la loro colorazione, devono
trovarsi nella fiamma allo stato gassoso: l’HCl ha la funzione di
permettere l'adesione al filo dei cristalli del sale e di trasformare lo
stesso, qualora già non lo fosse, in un cloruro, sale particolarmente
volatile, cioè che evapora facilmente.
Ad esempio, il carbonato di calcio, che non è volatile,
e quindi non darebbe alcuna colorazione, è trasformato nel cloruro
di calcio, che è volatile, nel seguente modo:
CaCO3 + 2HCl  CaCl2 + H2O + CO2
Materiale, sostanze, strumenti e dispositivi utilizzati
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Becco bunsen
Filo di nichel-cromo lungo 5-6 cm e fissato su una bacchetta di vetro
Soluzione di acido cloridrico concentrato (1:3)
Sali di litio, potassio, sodio, calcio, stronzio, bario, rame
Vetrini da orologio
Esecuzione dell’ esperienza
Si prelevano con una spatola piccole quantità dei sali in analisi, disponendole su vetrini da
orologio.
Si prende un filo al Ni-Cr e si provvede alla sua pulizia inumidendolo con l'acido e portandolo
nella fiamma ossidante ( zona di fusione ) di un bunsen. Tale operazione è completata quando la
fiamma appare incolore.
Si inumidisce nuovamente il filo al Ni-Cr con l'acido, si raccolgono sulla punta alcuni cristalli del
primo sale in analisi e si osservano il colore ed i caratteri della fiamma.
L'acido cloridrico ha la funzione di permettere l'adesione al filo dei cristalli del sale e di
trasformare lo stesso, qualora già non lo fosse, in un cloruro, sale particolarmente volatile.
Si ripete l'esperienza con tutti i sali disponibili, avendo cura di pulire accuratamente il filo al
Ni-Cr ogni volta. Durante questa fase, talvolta, capita che si formino dei grumi sul filo, per
toglierli si può utilizzare della carta di vetro.
E' opportuno annotare in una tabella, per ogni catione, la colorazione ed i caratteri della
fiamma. Completate le analisi singole dei composti si mescolano a due a due questi composti e si
individuano quali elementi sono presenti nel miscuglio, grazie alla colorazione che impartiscono
alla fiamma Si utilizzi un vetrino al cobalto per filtrare la luce gialla del sodio.
I colori dei principali cationi sono:
Potassio ( K ): violetto, si
manifesta subito ed è poco
persistente. E’ ben
individuabile con vetro
azzurro al cobalto
Sodio (Na):
giallo intenso, si manifesta
subito, è persistente e
avvolge tutta la fiamma.
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Litio ( Li ): rosso cardinale, si
manifesta subito ed è
persistente.
Calcio ( Ca ): rosso mattone,
dà sprazzi fugaci.
Bario ( Ba ): giallo-verde:
molto persistente.
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Stronzio ( Sr ): rosso
intenso, dà un primo sprazzo
che ritorna, se riportato
nelle zona più calda.
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Rame ( Cu ): verde brillante e
azzurro elettrico, poco
persistente.
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Polvere di ferro
l’effetto è ……..pirotecnico
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Il giallo del sodio è molto intenso e facilmente maschera la
presenza di altri cationi, quali, ad esempio, il potassio. Il colore
giallo è, però, assorbito dai vetri al cobalto blu per cui,
osservando la fiamma attraverso uno di questi, è possibile
riconoscere il catione mascherato.
Conclusioni
I cationi metallici adoperati, trasformati in cloruri per azione dell'acido cloridrico,
conferiscono alla fiamma colorazioni caratteristiche che ne consentono il riconoscimento;
infatti i cloruri sono facilmente volatili.
Pulizia del filo con carta vetrata
Schema descrittivo della fiamma del bunsen