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“Colegio Profesor Guillermo González Heinrich”“Colegio Profesor Guillermo González Heinrich”INFORME DE LABORATORIO:INFORME DE LABORATORIO:“ESPECTROS DE EMISIÓN”“ESPECTROS DE EMISIÓN”CURSO:CURSO: III°III° medio F medio F 33 INTEGRANTES:INTEGRANTES: Camila ValdésCamila Valdés Francisca ValdésFrancisca...

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 “Colegio Profesor Guillermo González Heinri

INFORME DE LABORATORIO “ESPECTROS DE EMISIÓN”

CURSO: III° med

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INTRODUCCIÓN En En el el siguiente siguiente informe, informe, se se buscará buscará expl explicar, icar, narrar narrar yy especific especific experimento experimentorealizado realizadoen enel ellaboratorio, laboratorio,fundamentado fundamentadoen enlos lo espectros espectros de de emisión emisión yy la la comprobación comprobación de de este este fenómeno fenómeno co co técnica técnica basada basada en en la la observación observación del del color color ddee un compuesto a puesto puestoen enuna unallama llamaooen enfuego. fuego.Junto Juntocon conesto, esto,se sehará haráun unan an de delos losresultados resultadosyyse secomprobará comprobarásisila lahipótesis hipótesisrealizada realizadaes es correcta, correcta, se se definirán definirán conceptos conceptos claves claves yy se se buscará buscará relaciona relaciona entre sí, de forma que haya haya un un entendimiento entendimiento cabal cabal del del tema tema expuesto.

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OBJETIVO El objetivo del experimento es observar y analizar los espectros de distintas sustancias expuestas a una energí calorífica, en este caso serán 5 tipos de cloruro (cl (cloruro oruro d bario, cloruro de potasio, cloruro de sodio, cloruro de calc cloruro de estroncio), una lámina de cobre, una lámina de magnesio y 3 muestras incógnitas, que podremos inferir, gracias a los colores observados, a que sustancias corresponden. Deberemos encontrar la longitud de onda todas lasexponer muestras según el cambio de color de la llama al lasdadas, muestras al fuego.

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HIPÓTESIS Cuando Cuando se se expone exponeal al fuego fuego (altas (altastemperaturas) temperaturas) un un compuest llama llama adquiere adquiere colores colores que que son son característicos de cada elemen eleme Esto Esto se se produce produce porque porque el el átomo átomo entra entra en en un un estado estado de de mayo mayo energía, energía, llamado llamado estado estado de de excitación, excitación, el el que que tiene tiene una una energ determinada determinada yy característica característica para para cada cada sustancia. sustancia. Mantendrem Mantendre distintas distintas sustancias sustancias en en contacto contacto con con la la llama llama de de un un mechero p demostrar demostrar de de esta esta manera manera que que el el color color de de la la llama llama cambiará cambiará pp emisión emisión de de las las radiaciones radiaciones de de menor menor frecuencia de de su espectro espectr realizada realizada por porcada cada átomo átomoal alaplicarle aplicarle energía. energía. Durante Durante el el experimento experimentopodremos podremosobservar observarestos estoscolores, colores,con conesto, esto,podr pod comprobar comprobar la la validez validez de de los los espectros espectros de de emisión. emisión.

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Espectro de emisión El espectro de emisión de un elemento elementoes es un conjunto de frecuencias frecuenciasde de las ondas electromagnéticas electromagnéticasemitidas emitidas porcomunica átomos átomosde de ese elemento, en estado gaseoso gaseoso, , cuando le energía energía. . El espectro de emisión de cada elemento es único y puede ser usado para determinar si e elemento es parte de un compuesto desconocido.

Radiación electromagnética El El espectro espectro electromagnético electromagnético (o (o simplemente simplemente espectro) espectro) es es el el rr de de todas todaslas lasradiaciones radiacioneselectromagnéticas electromagnéticas posibles. posibles. El Elespectr espect un un objeto objeto es es la la distribución distribución característica característica de de la la radiación electromagnética de ese objeto.

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 Catión Un Uncatión catiónes esun union ioncon concarga carga eléctrica eléctricapositiva, positiva,es esdecir, decir,que queh perdido perdido electrones. electrones. Los Los cationes cationes se se describen describen con con un estado d oxidación oxidaciónpositivo. positivo.En Entérminos términosquímicos, químicos,es escuando cuandoun unátomo átom neutro neutropierde pierdeuno unooomás máselectrones electronesde desu sudotación dotaciónoriginal, original,es e fenómeno fenómeno se se conoce conoce como como ionización. ionización. Las Las sales salesestán estántípicamente típicamente formadas formadas por porcationes cationes yyaniones aniones (aunque (aunque el el enlace enlace nunca nunca es es puramente puramente iónico, iónico, siempre hay un contribución covalente). También También los loscationes cationes están están presentes presentes en en el el organismo organismoen en elementos elementosconocidos conocidoscomo comoel elsodio sodio(Na) (Na)yyel elpotasio potasio(K) (K)en enfor fo de sales ionizadas. Ejemplo: El catión K +es es un unKK que que perdió perdió un un electrón electrón para para qued que isoelectrónico isoelectrónico con con el el Argón. Argón. El El Mg Mg2+ es es un un Mg Mg que perdió perdió 2 electrones electrones para para quedar quedar isoelectrónico isoelectrónico con con el el Neón. Neón.

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Cuantización y fotones AAprincipios principiosde delos losaños años1900, 1900,los loscientíficos científicoseran eranconscientes conscientesd que quealgunos algunosfenómenos fenómenosocurrían ocurrían en enuna una forma forma discreta, en en lu continua. continua. Los Los físicos físicos Max Max Planck Planck yy Albert Albert Einstein Einstein habían habían teori teori recientemente recientemente que que la la radiación radiación electromagnética electromagnética no no solo solo se se comporta comportacomo comouna unaonda, onda,sino sinotambién tambiéncomo comopartículas partículasllama llam fotones. fotones. Planck Planck estudió estudióla la radiación radiaciónelectromagnética electromagnética emitida emitida objetos objetos calientes calientes yy propuso propuso que que la la rradiación adiación electromagnética emitida emitida estaba estabacuantizada, cuantizada, ya yaque que la la energía energía de dela la luz luzsolo solo ten valores valores dados dados por por la la si siguiente guiente ecuación: Efotón=nhv, donde ne entero positivo, hes la constante de Planck -6.626 x 10-4j . ses la frecuencia de la luz que tiene unidades unidades de 1/s. Como Como consecuencia, consecuencia, la la radiación radiación electromagnética electromagnética emitida emitida de de tener tener energías energías que que fueran fueran múltiplos múltiplos de de hv. Einstein usó los resultados resultados de de Planck Planck para para explicar explicar por por qué qué sse e necesitaba una frecuencia frecuencia mínima mínima de de luz luz para para expulsar expulsar electrones de la super de un metal en el efecto fotoeléctrico.

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Espectro de líneas atómicas Cuando Cuando un unelemento elemento oo ion ion se secalienta calientapor poruna unallama llamaoo se seexcit excit debido debido aa una una corriente corriente eléctrica, eléctrica, los los átomos excitados emiten de de un uncolor color característico. característico.La Laluz luzemitida emitida puede puederefractarse refractarsepo po prisma, prisma, lo lo que que produce produce un un espectro espectro con con una una distintiva distintiva aparien aparien rayada rayadadebido debidoaala laemisión emisiónde deciertas ciertaslongitudes longitudesde deonda ondade dela l Para Parael elcaso casodel delátomo átomode dehidrogeno, hidrogeno,las laslongitudes longitudesde deonda ondadd algunas algunas emisiones emisiones incluso incluso se se pueden pueden ajustar ajustar aa ecuaciones matemáticas. matemáticas. Sin Sin embargo, embargo, las las ecuaciones ecuaciones no no explican explican por por qué átomo átomo de de hidrogeno hidrogeno emite emite esas esas longitudes longitudes de de onda en particu Antes Antesdel delmodelo modelodel delátomo átomode dehidrogeno hidrogenode deBohr, Bohr,los loscientífi científ no no tenían tenían clara clara la la razón razón detrás detrás de de la la cuantización del espectro emisión atómico.

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 Modelo atómico de Bohr: cuantizac de la estructura atómica

El Elmodelo modelode deBohr Bohrdel delátomo átomode dehidrogeno hidrogenocomenzó comenzócomo comoel el modelo modeloplanetario, planetario,pero pero él élagregó agregó una unasuposición suposición con respect los los electrones. electrones. Bohr Bohr sugería sugería que que quizás quizás llos os electrones podrían podrían orbitar orbitarel elnúcleo núcleosolo soloen enorbitas orbitasespecificas especificasoocapas capascon conun unrad ra fijo. fijo.Solo Sololas lascapas capascon conun unradio radiodado dadopor porla laecuación ecuaciónsiguiente siguient estarían estarían permitidas, permitidas, yy el el electrón electrón no no podría podría existir entre estas capas.

r(n) = n2. r(1), donde donde nn es es un un entero entero positivo positivo yy r(1)es el radio Bohr, Bohr,el elradio radiomás máspequeño pequeñopermitido permitidopara parael elhidrogeno. hidrogeno. Encontró que r(1)tiene el valor

Radio de Bohr = r(1) = 0.529 x 10 -10m Al Almantener mantener los loselectrones electrones en enorbitas orbitas circulares circulares cuantizadas cuantizadas alrededor alrededor de deun unnúcleo núcleocargado cargado positivamente, positivamente,Bohr Bohr fue capa calcular calcular la la energía energía de de un un electrón electrón en en el n-ésimo nivel de energ más más baja baja posible posible oo energía energía del del estado estado base base de de un un electrón electrón de hidrogeno, E(1), es–13.6eV. La La energía energía siempre siempre va va aa ser ser un un numero numero negativo, negativo, yy el el estado estado bb

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Absorción y emisión Ahora AhoraBohr Bohrpodía podíadescribir describirel elproceso procesode deabsorción absorciónyyemisión emisión términos términos de de estructura estructura electrónica. electrónica. De De acuerdo acuerdo con con el el modelo Bohr, Bohr,un un electrón electrónabsorbería absorbería energía energíaen en forma forma de fotones par excitarse excitarse yy pasar pasar aa un un nivel nivel de de energía energía más más alto alto siempre siempre yy cuan cua energía energía del del fotón fotón fuera fuera igual igual aa la la diferencia diferencia entre los niveles d energía energía final final ee inicial. inicial. Después Después de de saltar saltar al al nivel de energía exc el el electrón electrón estaría estaría en en una una posición posición menos menos estable, estable, así así que que rápidamente rápidamente emitiría emitiría un un fotón fotón para para caer caer aa un un nivel de energía bajo y más estable. Los Los niveles niveles de de energía energía yy transiciones transiciones entre entre ellos ellos ssee pueden ilus ilu usando usando un un diagrama diagrama de de niveles niveles de de energía. La energía energía del fotó fotó emitido es es igual igual a la diferencia en en energía entre los niveles de energía naltoy nbajo.

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Procedimiento experimental Materiales utilizados:

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Mechero Alambre Recipiente Recipiente con con ácido ácido clorhídrico clorhídrico (HCI). (HCI). Recipiente con agua pipeta Reactivos químicos: 1. Cloruro Cloruro de de bario bario (BaCI) (BaCI) 2. Cloruro Cloruro de de potasio potasio (KCI) (KCI) 3. Cloruro Cloruro de de sodio sodio (NaCI) (NaCI) 4. Cloruro de calcio (CaCI) 5. Cloruro Cloruro de de estroncio estroncio (SrCI) (SrCI) 6. Lámina de cobre 7. Cinta de magnesio 8. Tres muestras incógnitas

Pasos a seguir: 1. Se Se sumerge sumerge el el alambre alambre en en agua, agua, luego luego en en ácido ácidoclorhídric clorhídri para para luego luego exponerlo exponerlo aa la la llllama ama del del mechero. mechero. Esto Esto se se hac hac el el fin fin de de eliminar eliminar cualquier cualquier impureza impureza que contamine las muestras. 2. Se toma con la punta del del alambre alambre una una pequeña pequeña cantidad cantidad sal elegida. 3. Después Después se se expone expone la la sal sal aa la la llama llama yy se toma toma nota del del co que esta adquirió.

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Resultados y datos Sales

Color

Cloruro de bario (BaCI) Cloruro de potasio (KCI) Cloruro de sodio (NaCI) Cloruro de calcio (CaCI) Cloruro de estroncio (SrCI) Cinta de magnesio Lámina de cobre Permanganato de potasio (KMnO4)

catión

Verde claro

Longitud de onda 5.150

Violeta

4.044

Potasi

Amarillo intenso Rojo-naranjo

5.890-5.896

Sodio

6.060

Calcio

Naranjo-rojo

6.620-6.880

Estronc

Blanca

285.2

Magnes

Azul-Verde

5.790-5.850

Violeta

4.044

bario

Cobre potasi

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cada cada reactivo reactivo con con su su color color respectivo, respectivo, dependiendo dependiendo del del catió catió contenga.

Cloruro de de sodio

Cloruro de estroncio estroncio

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Cloruro de bario

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Cloruro de potasio

AA partir partir de de estos estos resultados resultados se se tomaron tomaron 33 recipientes, recipientes uno uno con con una una muestra muestra incógnita incógnita yy se se identificaron identificaron aa par pa los los resultados resultados obtenidos obtenidos anteriormente. anteriormente.

1. La La primera primera sustancia sustancia que que se se examinó examinó (muestra (muestra 1) 1) presen prese cambio cambio de de color color aa amarillo amarillo intenso, intenso, el el mismo mismo presente presente compuesto compuestocloruro clorurode desodio, sodio,lo loque quenos nosindicó indicóque queeste este elemento examinado. 2. La Lasegunda segundasustancia sustancia(muestra (muestra2) 2)que quese seexaminó examinó presen prese cambio cambio de de color color verde, verde, el el mismo mismo color color que que presen prese compuesto compuesto cloruro cloruro de de bario, bario, lo lo que que indica indica que que este este elemento examinado.

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Conclusión Hay Hay muchos muchos tipos tipos de de sustancias sustancias en en el el mundo y existen existen varios métodos métodospara paraidentificar identificar cada cadauna unade deellas, ellas,tanto tanto cualitativo cualitativoco c cuantitativo. cuantitativo.En En este este experimento experimentoobservamos observamosel el ensayo ensayo de de la llama, llama, que que consistió consistió en en calentar calentar en en un un mechero distintas susta para para identificar identificar el el color color que que adquiere adquiere dicha dicha llama. llama. Se Selogró logrócomprobar comprobarque quela lateoría teoríade delos losespectros espectrosde deemisión emisióne verdadera. verdadera. El Elespectro espectro de de emisión emisión es es característico característico de decada cada elemento ya que el color de las las muestras muestras cambia cambia dependiendo dependiend los los elementos elementos presentes presentes en en esta. esta. Esto Esto es es posible posible confirmarlo cuando cuando se se calienta calienta un un cuerpo cuerpo aa partir partir de de una una baja baja temperatur temperatur que que todo todo cuerpo cuerpo calentado calentado suficientemente suficientemente emite emite radiación radiación electromagnética en el espectro visible. Al Alterminar terminarel elexperimento, experimento,pudimos pudimosobservar observarque quelas lasmuestra muestr dieron dieron los los colores colores esperados esperados yy qque ue gracias gracias al HCI HCI la sustancia sustancia ss dividió dividióen ensus susiones ionesyyasí asíse sepudo pudoidentificar identificarsolo soloel elcolor colordel delca c La Lahipótesis hipótesisyylos losobjetivos objetivosfueron fueroncumplidos, cumplidos,ya yaque quepudimos pudimos contemplar contemplar la la coloración coloración de de la la luz luz de la llama y la particularida color color de de cada cada catión. catión. Además Además de de iden identificar tificar el catión correspondiente de las tres muestras incógnitas, comprender comprende espectros espectrosde deemisión emisiónyylos losconceptos conceptosabarcados abarcadosen enel elexperim experim...