Виявлення катіонів за забарвленням полум'я

Приготування проб різних солей металів

Метали, як правило, мають металевий блискучий вигляд. Солі металів головних підгруп (наприклад, хлорид натрію) часто безбарвні.

Багато спершу безбарвних солей металів під час збудження, наприклад нагріванням, випромінюють кольори різної довжини хвилі.

Це забарвлення полум'я характерне для окремих катіонів металів і може використовуватися для їх ідентифікації. На практиці таке застосування трапляється у спектроскопічних дослідженнях відповідних сполук.

Попередні знання

• Учні мають уже мати перший експериментальний досвід поводження з пальником Бунзена.
• Крім того, учням мають бути відомі поняття електрона і прості зв'язки між довжиною хвилі та кольором.

Принцип

• Катіони металів за температур, які панують у полум'ї пальника Бунзена, випромінюють світло.
• Забарвлення полум'я, що при цьому виникає, характерне для окремих іонів і може бути використане для їх ідентифікації.

Навчальна мета

Солі металів забарвлюють спершу безбарвне полум'я по-різному, так що солі металів з тими самими катіонами дають однаковий колір полум'я. Невеликі домішки натрію дають таке сильне забарвлення полум'я, що інші кольори полум'я перекриваються. Якщо дивитися на забарвлення полум'я крізь кобальтове скло, заважне натрієве забарвлення полум'я можна відфільтрувати.

Завдання

• У досліді кілька крупинок різних солей лужних, лужноземельних металів, а також солей міді вносять за допомогою магнієвих паличок у безбарвне полум'я пальника Бунзена.
• Учні записують свої спостереження в таблицю і потім порівнюють різні кольори між собою.

Методична заувага

Забарвлення полум'я - простий засіб виявлення, який має різнобічне застосування. Задля економії часу дослід можна виконувати й групами, розподіливши роботу, а результати інших груп потім переносити до себе.

Проте кожна група має працювати із солями з різними видами катіонів, бо інакше не стане очевидним, що забарвлення полум'я спричиняють саме йони металів.

• Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук!
• Важкі метали отруйні. Не ковтати!
• Надінь захисні окуляри!

H- і P-фрази

Карбонат натрію:
H319: Спричиняє серйозне подразнення очей.
P260: Не вдихати пил / дим / газ / туман / пар / аерозоль.
P305 + P351 + P338: У разі потрапляння в очі: обережно промивати водою протягом кількох хвилин. Зняти контактні лінзи, якщо вони є і якщо це можливо. Продовжити промивання.

Хлорид літію:
H302: Шкідливо у разі проковтування.
H315: Спричиняє подразнення шкіри.
H319: Спричиняє серйозне подразнення очей.
P302 + P352: У разі контакту зі шкірою: промити великою кількістю води.
P305 + P351 + P338: У разі потрапляння в очі: обережно промивати водою протягом кількох хвилин. Зняти контактні лінзи, якщо вони є і якщо це можливо. Продовжити промивання.

H- і P-фрази

Хлорид стронцію:
H315: Спричиняє подразнення шкіри.
H319: Спричиняє серйозне подразнення очей.
H335: Може спричиняти подразнення дихальних шляхів.
P261: Уникати вдихання пилу / диму / газу / туману / пари / аерозолю.
P302 + P352: У разі контакту зі шкірою: промити великою кількістю води.
P305 + P351 + P338:
У разі потрапляння в очі: обережно промивати водою протягом кількох хвилин. Зняти контактні лінзи, якщо вони є і якщо це можливо. Продовжити промивання.
P321: Спеціальні заходи (див. … на цій етикетці).
P405: Зберігати під замком.
P501: Передати вміст / тару … .

H- і P-фрази

Хлорид міді:
H302: Шкідливо у разі проковтування.
H315: Спричиняє подразнення шкіри.
H319: Спричиняє серйозне подразнення очей.
H410: Дуже токсично для водних організмів з довготривалими наслідками.
P260: Не вдихати пил / дим / газ / туман / пар / аерозоль.
P273: Уникати вивільнення в навколишнє середовище.
P302 + P352: У разі контакту зі шкірою: промити великою кількістю води.
P305 + P351 + P338:
У разі потрапляння в очі: обережно промивати водою протягом кількох хвилин. Зняти контактні лінзи, якщо вони є і якщо це можливо. Продовжити промивання.

Якщо солі не забруднилися, їх можна використовувати далі для подібних дослідів. В іншому разі осадити їх у лужному або сульфідному вигляді й утилізувати як відходи важких металів.

Барвистий феєрверк.

Чому феєрверк світиться багатьма різними кольорами? Це відбувається тому, що до чорного пороху додають солі металів. Електрони солі металу збуджуються через високі температури. Під час повернення до так званого основного стану випромінюється світло різного кольору.

Але яка сіль металу відповідає за який колір?

У цьому досліді ти дослідиш забарвлення полум'я різними солями металів.

Схема набирання солі магнієвою паличкою.

• Підготуй проби різних солей металів і прожари магнієві палички над пальником Бунзена, доки забарвлення полум'я більше не буде помітне.
• Занурюй щоразу кінчик магнієвої палички в окремі проби солей. Поверни магнієву паличку з невеликим натиском, щоб на ній лишилася помітна кількість досліджуваної солі.
• Після цього внеси пробу в безбарвне полум'я пальника Бунзена.
• Запиши свої спостереження щодо кожної солі металу.

• Візьми годинникові скельця і лабораторний маркер
• Поклади годинникові скельця на стіл і підпиши їх назвами солей, які досліджуватимеш (див. Рис. 1).

• Візьми шпатель і видані солі металів
• Насип на кожне годинникове скельце одну-дві порції солі на кінчику шпателя (див. Рис. 2).
• Стеж за тим, щоб працювати акуратно, бо важкі метали отруйні.

Рисунок 3: приклад відбирання проби досліджуваної солі

• Постав тепер пальник на вогнетривку підкладку.
• Установи несвітне полум'я пальника на середню висоту і прожарюй у ньому передню третину магнієвої палички доти, доки полум'я пальника більше не змінюватиметься.
• Занур ще гарячу магнієву паличку в сіль так, щоб на ній лишилося кілька кристалів (див. Рис. 3).

Рисунок 4: зображення бутанового пальника

• Внеси магнієву паличку в полум'я пальника. Стеж при цьому, щоб розплавлені кристали солі не капали в сопло пальника.
• Запиши своє спостереження і поклади магнієву паличку на вогнетривку підкладку. Так само чини з усіма солями.
• Забарвлення полум'я хлоридом калію розглядай при цьому крізь кобальтове скло.

Феєрверк.

Солі металів

Солі металів