Przeczytaj
Dlaczego uliczne lampy zmieniły barwę światła?
Jeszcze kilka lat temu widok żółto‑pomarańczowego krajobrazu po zmroku był czymś normalnym. Światło pochodzące od lamp powodowało, że postrzeganie przez nas kolorów uległo zmianie. Lampy uliczne wykorzystywały wtedy lampy sodowe jako źródło światła. W ich wnętrzu mieścił się żarnik, który się rozgrzewał do wysokiej temperatury oraz opary sodu, emitująceemitujące charakterystycznym żółtym światłem.
Od kilku lat na rynku dostępne są także oświetlenia typu LED (ang. light‑emitting diode – „dioda emitująca światło”), które omijają zasadniczą wadę lamp sodowych – nie posiadają żarnika (bardzo cienki, metalowy, może się łatwo przepalić i zerwać drut). Dodatkowo, nowsze technologicznie diody zużywają znacznie mniej prądu od swoich poprzedników.
Dlaczego sód w lampie świeci? Czy można go zastąpić innym metalem?
Metaliczny sód jest srebrzystobiałym ciałem stałym. Aby mógł zacząć świecić, należy podgrzać go do bardzo wysokiej temperatury. Dopiero pary sodu emitują światło o charakterystycznej żółtej barwie.
Dlaczego tak się dzieje? Atom sodu ogrzany do odpowiednio wysokiej temperatury przechodzi w stan wzbudzonystan wzbudzony, który nie jest dla niego korzystny energetycznie. Powoduje to powrót do stanu podstawowegostanu podstawowego, któremu towarzyszy emisja promieniowania elektromagnetycznego o określonej długości fali, zależnej od wartości energii.
Świecenie par metali ogrzanych do wysokiej temperatury jest możliwe nie tylko dla sodu, ale także dla innych metali. Jest to szczególnie przydatne podczas analizy związków zawierających kationy metali I grupy układu okresowego, ponieważ nie można ich odróżnić, wykorzystując reakcje strąceniowe (sprawdź rozpuszczalność soli sodu i potasu). Pary każdego z litowców emitują inną barwę, którą można uznać za charakterystyczną. Z uwagi na użycie palnika, analiza ta jest nazywana próbą płomieniowąpróbą płomieniową.
Zachowanie litowców w płomieniu palnika
Zapoznaj się z poniższym eksperymentem. Czy rzeczywiście można wykorzystać próbę płomieniową do rozróżniania litowców?
Jak sole wybranych litowców zachowują się w płomieniu palnika?
- roztwór azotanu(V) litu – ;
- roztwór azotanu(V) sodu – ;
- roztwór azotanu(V) potasu – ;
- roztwór chlorku rubidu – ;
- roztwór chlorku cezu – ;
- palnik;
- metalowy pręcik (platynowy);
- stężony roztwór kwasu chlorowodorowy (solnego) – .
- Metalowy pręcik zanurz do stężonego kwasu chlorowodorowego, a następnie wprowadź do płomienia palnika. Czynność powtórz kilka razy. Ma ona na celu oczyszczenie metalowego pręcika.
- Oczyszczony pręcik metalowy zanurz w roztworze azotanu(V) litu, a następnie wprowadź do płomienia palnika. Powtórz czynność dwa razy. Obserwuj zmianę barwy płomienia palnika.
- Powtórz procedurę z punktu 1. i 2. osobno dla każdego z pozostałych roztworów soli.
Barwy płomieni poszczególnych kationów litowców: lit – karminowy, sód – żółty, potas, rubid i cez przybiera kolor różowo–fioletowy (fiołkoworóżowy).
Kationy litowców barwią płomień palnika w charakterystyczny sposób. Zabarwienie jest wynikiem wzbudzenia atomów metali, które wracając do stanu podstawowego emitują energię w postaci światła o określonej i charakterystycznej dla danego pierwiastka długości fali.
Gdzie można spotkać jeszcze to zjawisko?
Barwność par metali wykorzystuje się również w fajerwerkach. Do ich produkcji stosuje się sole określonych metali, które są odpowiedzialne za konkretne kolory. Z kolei za wystrzał fajerwerków odpowiada proch znajdujący się w sztucznych ogniach.
Kolejny przykład można zaobserwować podczas gotowania na kuchence gazowej. Gdy ustawimy zbyt duży płomień pod garnkiem z osoloną wodą, ciecz wykipi, a płomień przyjmie żółte zabarwienie od kationów sodu.
Słownik
metoda analizy jakościowej, wykorzystująca zjawisko emisji promieniowania elektromagnetycznego o określonej długości fali przez kationy metali
stan o najniższej energii (w danych warunkach)
każdy stan drobiny o energii wyższej niż energia jej stanu podstawowego
pochłanianie energii promieniowania elektromagnetycznego oddziałującego z drobiną, prowadzące do jej przejścia w stan wzbudzony
wysyłanie promieniowania elektromagnetycznego przez drobinę przechodzącą ze stanu wzbudzonego do stanu podstawowego; inaczej: świecenie
Bibliografia
Minczewski J., Marczenko Z., Chemia analityczna. T.1. Podstawy teoretyczne i analiza jakościowa, Warszawa 2009.
Kocjan R., Chemia analityczna. Analiza jakościowa. Analiza klasyczna; tom 1, Warszawa 2000.
Bielański A.. Podstawy chemii nieorganicznej 2, Warszawa 2013.
Mizerski W. Tablice chemiczne, Warszawa 2008.