Liesmas tests: kā noteikt metālus pēc liesmas krāsas
Liesmas tests: uzzini, kā noteikt metālus pēc liesmas krāsas — nātrijs, kālijs, kalcijs, vara, litijs u.c. identifikācija un analīze soli pa solim.
Tests ar liesmu ir vienkāršs un ātrs kvalitātes tests ķīmijā, ko izmanto, lai noteiktu, vai ķīmiskajā savienojumā ir noteikti metāli. Parasti nelielu parauga daudzumu uzkarsē liesmā — metāla joni izdala raksturīgu, krāsainu gaismu. Novērotās krāsas var arī pārvērst tās spektrā (piemēram, ar spektroskopu), lai precīzāk analizētu emisijas līnijas. Krāsas rodas, kad metāla atoma elektroni veic pārejas uz augstākām atoma orbītēm siltuma ietekmē, pēc tam atgriežas zemākā enerģijas līmenī un izstaro fotonu — gaismas kvantu ar noteiktu viļņa garumu.
Tests ar liesmu ir lietderīgs laboratorijā un vidusskolā kā ātrs indikators, taču tas ir kvalitatīvs (ne kvantitatīvs) — tas parāda metāla klātbūtni vai klīnisko signālu, bet ne precīzu koncentrāciju. Turklāt dažiem elementiem krāsas var maskēt (piemēram, nātrijs rada ļoti spilgtu dzeltenu, kas var nomaskēt citus signālus), un dažos gadījumos nepieciešama papildu aparatūra, lai iegūtu drošus rezultātus.
Drošība
- Veiciet testu labi vēdināmā vietā vai fānu laboratorijā.
- Izmantojiet aizsargbrilles un laboratorijas cimdus; izvairieties no ieelpošanas dūmu.
- Darbojieties ar mazu parauga daudzumu un attāliniet degvielas avotu no degošām vielām.
- Dažas metāliskās sāļu iztvaikošanas produkti ir toksiski (piem., svins, kadmijs) — rīkojieties piesardzīgi.
Kā veikt liesmas testu (praktiski soļi)
- Sagatavojiet tīru nikroma vai platīna stiepli; to var attīrīt, ietinot skābē un uzkarsējot liesmā līdz vairs neredzama emisija.
- Samitriniet stiepli ar parauga šķīdumu (piem., metāla sāls ūdens šķīdums) un ievietojiet to liesmas sarkanajā vai centrālajā zonā.
- Novērojiet liesmas krāsu un pārbaudiet to pret zināmu kontrolparaugu vai tabulu.
- Ja nepieciešams, izmantojiet kobalta stiklu (cobalt glass), lai filtrētu nātrija spilgto dzelteno gaismu un atklātu vājākas sārtas vai violetas nokrāsas (piem., kālija).
- Pierakstiet novērojumu un, ja nepieciešams, apstipriniet ar instrumentālu metodi (spektrometrija, AAS, ICP-MS).
Biežāk sastopamās liesmas krāsas un piemēri
Tālāk — daži izplatīti elementi un to raksturīgās liesmas krāsas. Attēli un paraugi demonstrē tipiskās nokrāsas, taču atcerieties par variācijām atkarībā no sāļu veida un liesmas apstākļiem.
· 
Kālija liesmas tests — parasti violeti vai violeti-rozā toni (bieži izmantojot kobalta stiklu, lai nofiltrētu nātriju dzelteno). Kālija emisijas līnijas ir plānāks un daudz vājāks signāls nekā nātrijam.
· 
Kalcija liesmas tests — parasti sarkani/oranži toņi (īpaši ķieģeļsarkani). Kalcija dod raksturīgu sārti-oranžu emisiju.
· 
Cinka oksīda liesmas tests uz virtuves plīts — cinka oksīds var dot vāju zilganu vai citrusu mirdzumu; cinka sāļi parāda dažādas nianses atkarībā no aniona.
· 
Nātrija liesmas tests — spilgti dzeltena krāsa; ļoti intensīva un bieži maskē citas krāsas (nātrija emisijas dominē). Nātrija galvenā līnija ir ap ~589 nm.
· 
Vara liesmas tests — var parādīt zaļganzilu vai zili-zāļu toņu (atkarīgs no vara oksidācijas stāvokļa un sāļa). Vara sāļiem bieži redzama zilgana/zaļgana emisija.
· 
Litija liesmas tests — raksturīga sārti-sarkana krāsa. Litija dod spilgtu sarkanīgu emisiju, kas atšķiras no dažiem citiem sarkanajiem elementiem (piem., stroncijs).
Ierobežojumi un parasti risinājumi
- Nātrija dominē: pat neliels nātrija piesārņojums var nomaskēt citus signālus. Lai to novērstu, izmanto kobalta stiklu vai tīrus paraugus.
- Daži elementi (piem., svins, alūmīnijs) dod vāju vai neskaidru krāsu liesmā un var būt grūti saskatāmi bez spektra analīzes.
- Kompleksos paraugos iesaka apstiprināt rezultātu ar instrumentālajām metodēm: atomabsorbcijas spektrometriju (AAS), ICP-OES vai ICP-MS, kas nodrošina gan kvalitāti, gan kvantitatīvu analīzi.
- Specifiskas emisijas līnijas: daudzos gadījumos labāk redzamu un salīdzināmu rezultātu iegūst, skatot spektru, nevis acīm novērojot liesmu.
Praktiski padomi
- Izmantojiet tīru stieni katram elementam vai attīriet starp mērījumiem.
- Ja paraugā ir vairāki metāli, mēģiniet atšķaidīt vai frakcionēt paraugu, vai lietojiet spektrometriju.
- Veiciet vairākas reprises un salīdziniet ar kontrolēm, lai mazinātu kļūdu risku.
Tests ar liesmu ir vērtīgs mācību un ātrai orientācijai laboratorijā, taču drošai un precīzai analīzei jāizmanto papildmetodes un atbilstoša aprīkojuma procedūras.
Saistītās lapas
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir liesmas tests?
A: Ar liesmas testu nosaka noteiktu metālu klātbūtni ķīmiskā savienojumā.
J: Kā tas darbojas?
A: Ķīmiskais savienojums tiek karsēts liesmā un rada krāsainu liesmu, ko var analizēt pēc tās spektra. Uzkarsējot atomu, elektroni pārlec uz augstākām atoma orbītēm, izstarojot gaismu kā enerģiju.
J: Kādas krāsas rada dažādi metāli?
A: Dažādi metāli rada dažādu krāsu liesmas, piemēram, dzeltenu - kālijs, oranži sarkanu - kalcijs, zili zaļu - cinka oksīds uz virtuves plīts, dzeltenu - nātrijs (kas ir ļoti spilgts un bieži sastopams), zaļgani zilu - varš, sarkani oranžu - litijs.
Vai šāda veida testēšana ir bīstama?
A: Jā, veicot šāda veida testēšanu, jāievēro piesardzība, jo ķīmiskie savienojumi tiek karsēti augstā temperatūrā. Veicot jebkura veida eksperimentus, kas saistīti ar karstumu vai uguni, vienmēr jāievēro atbilstoši drošības pasākumi.
J: Kur var veikt šāda veida testēšanu?
A: Parasti liesmas testus var veikt laboratorijās vai citās kontrolētās vidēs, kur var veikt atbilstošus drošības pasākumus. Dažus liesmas testus var veikt arī uz virtuves plītīm atkarībā no tā, kādu metālu mēģina noteikt.
J: Kāds aprīkojums ir nepieciešams, lai veiktu liesmas testu?
A: Jums būs nepieciešams atklātas liesmas avots, piemēram, Bunsena deglis vai svece, kā arī piemērots laboratorijas aprīkojums, piemēram, knaibles un aizsargbrilles/apģērbs. Jums būs nepieciešams arī kaut kas tāds, kas ļaus analizēt spektru, ko rada testa laikā radītās krāsainās liesmas (piemēram, spektrometrs).
J: Vai ir kādas alternatīvas liesmas testa izmantošanai?
A:Jā, ir alternatīvas, piemēram, atomu absorbcijas spektroskopija, kurā izmanto gaismu, nevis siltumu, un nav nepieciešams atklātas liesmas avots, piemēram, Bunsena degļi vai sveces.
Meklēt