Тест пламени — это относительно быстрый тест на наличие некоторых элементов в образце. Метод архаичен и имеет сомнительную надежность, но когда-то был компонентом качественного неорганического анализа . Явление связано с пиротехникой и атомно-эмиссионной спектроскопией . [1] Цвет пламени понимается через принципы атомного электронного перехода и фотоэмиссии , где различные элементы требуют различных уровней энергии ( фотонов ) для электронных переходов. [2] [3]
Роберт Бунзен изобрел ныне известную горелку Бунзена в 1855 году, которая была полезна в испытаниях на пламя из-за ее несветящегося пламени, которое не искажало цвета, излучаемые испытуемыми материалами. [4] [1] Горелка Бунзена , в сочетании с призмой (фильтрующей цветовую интерференцию загрязняющих веществ ), привела к созданию спектроскопа , способного испускать спектральное излучение различных элементов. [1] В 1860 году Роберт Бунзен и Густав Кирхгоф наблюдали неожиданное появление небесно-голубого и темно-красного в спектральном излучении , что привело к открытию двух щелочных металлов , цезия ( небесно-голубого ) и рубидия (темно-красного). [4] [1] Сегодня этот недорогой метод используется в среднем образовании для обучения студентов качественному обнаружению металлов в образцах. [2]
Испытание пламенем включает введение образца элемента или соединения в горячее, несветящееся пламя и наблюдение за цветом пламени, которое получается. [4] Соединение можно превратить в пасту с концентрированной соляной кислотой, так как галогениды металлов , будучи летучими, дают лучшие результаты. [5] Можно попробовать разные виды пламени, чтобы проверить точность цвета. В качестве опоры предлагаются деревянные пластины, нихромовая проволока , платиновая проволока, магнезиальные стержни, ватные тампоны и меламиновая пена . [6] [7] [8] Меры предосторожности имеют решающее значение из-за воспламеняемости и токсичности некоторых вовлеченных веществ. [9] [10] [11] [6] При использовании пластины нужно быть осторожным, чтобы размахивать пластиной через пламя, а не держать ее в пламени в течение длительного времени, чтобы избежать возгорания самой пластины. Также предлагалось использовать в качестве опоры ватный тампон или меламиновую пену (используемую в чистящих губках типа «ластик»). [7] [8] [6] Натрий является распространенным компонентом или загрязняющим веществом во многих образцах, [2] и его спектр имеет тенденцию доминировать во многих тестах пламени. [5] Тестовое пламя часто просматривается через кобальтово-синее стекло, чтобы отфильтровать желтый цвет натрия и обеспечить более легкое наблюдение за другими ионами металлов. [ необходима ссылка ]
Цвет пламени также обычно зависит от температуры и подаваемого кислорода ; см. цвета пламени . [5] В этой процедуре используются различные растворители и пламя для просмотра тестового пламени через кобальтово-синее стекло или дидимовое стекло для фильтрации мешающего света загрязняющих веществ, таких как натрий . [12]
Испытания пламени имеют ряд ограничений. Диапазон элементов, положительно обнаруживаемых при стандартных условиях, невелик. Некоторые элементы излучают слабо, а другие (Na) очень сильно. Золото , серебро , платина , палладий и ряд других элементов не дают характерного цвета пламени, хотя некоторые могут давать искры (как металлический титан и железо ); соли бериллия и золота, как сообщается, осаждают чистый металл при охлаждении. [12] Испытание является крайне субъективным .
В испытаниях на пламя ионы возбуждаются термически. Эти возбужденные состояния затем релаксируют в основное состояние с испусканием фотона. Энергия возбужденного состояния(й) и связанного с ним испускаемого фотона характерна для элемента. Природа возбужденного и основного состояний зависит только от элемента. Обычно нет связей, которые нужно разорвать, и теория молекулярных орбиталей неприменима. Спектр излучения, наблюдаемый в испытании на пламя, также является основой спектроскопии эмиссии пламени , атомной эмиссионной спектроскопии и фотометрии пламени . [4] [13]
Некоторые общие элементы и соответствующие им цвета:
Медиа, связанные с Flame test на Wikimedia Commons
