Experimenten
Online!
 



Vlamreactie.

Vuurwerk is een toepassing van de vlamreactie. Beschrijving:

Uitleg over de vlamreactie (vlamproef) aan de hand van een aantal zouten.

Apparatuur:

-Hobbybrander
-Platinadraad

Chemicaliën:

Bariumchloride: BaCl2.2H2O
Caliumchloride: CaCl2.2H2O
Koper(II)chloride: CuCl2.2H2O
Natriumchloride: NaCl
IJzer(III)chloride: FeCl3
Zoutzuur (geconcentreerd): HCl

Veiligheid:

Bariumchloride & koper(II)chloride zijn giftig c.q. schadelijk voor de gezondheid. Calciumchloride kan huidirritatie veroorzaken, evenals ijzer(III)chloride. Geconcentreerd zoutzuur is een sterk zuur, gebruik een veiligheidsbril.

Voorbereiding:

Reinig de platinadraad door herhaald bevochtigen met zoutzuur, gevolgd door uitgloeien in de vlam van een hobby- of bunsenbrander. Zodra de vlam (vrijwel) kleurloos blijft tijdens het uitgloeien is de draad schoon.

Uitvoering:

Maak de platinadraad vochtig met wat zoutzuur en kleef wat kristallen van één van bovengenoemde zouten aan de draad. Breng de draad in de zijkant van een kleurloze vlam en observeer de kleur. Maak daarna de draad schoon als bij de voorbereiding.

Resultaat:

Foto:   Naam: Formule: Vlamkleur:
         
Barium.   Bariumchloride BaCl2 Bleekgroen
Calcium.   Calciumchloride CaCl2 Oranje-rood
Koper.   Koper(II)chloride CuCl2 Blauw/groen
Natrium.   Natriumchloride NaCl Oranje-geel
IJzer.   IJzer(III)cloride FeCl3 Goud-geel

Uitleg:

Sommige vluchtige verbindingen (o.a. chloriden) kunnen een vlam een karakteristieke kleur geven. De te onderzoeken stof wordt daartoe, gemengd met een druppel geconcentreerd zoutzuur, op een platina-draad in de zijkant van de kleurloze vlam van een bunsenbrander gebracht. De ontstane vlamkleur is kenmerkend voor het desbetreffende element. De vlamreactie is daarmee een simpele kwalitatieve analysemethode bedoelt om snel visueel te bepalen welk onbekend metaal(ion) een zout- of metaalmonster bevat.

De verklaring van dit verschijnsel kan worden uitgelegd aan de hand van het atoommodel van Bohr. Volgens dit atoommodel bewegen de elektronen zich in denkbeeldige concentrische banen (elektronen-schillen) op bepaalde afstanden van de uit protonen en neutronen bestaande atoomkern. De energie die de elektronen bezitten neemt daarbij toe naarmate de afstand tot de kern groter wordt. De elektronenschillen worden, gerekend vanaf de kern, meestal aangeduid als: K-, L-, M-schil enz. Natuurlijk is de bouw van atomen in werkelijkheid veel complexer, maar dit vereenvoudigde atoommodel voldoet prima als uitleg voor de vlamreactie.

Als voorbeeld wordt het natriumatoom (afbeelding links) genomen. Het natriumatoom bevat naast elf protonen twaalf neutronen in de kern, de elf bijbehorende elektronen zijn verdeelt over drie elektronenschillen. Twee elektronen in de eerste K-schil, acht elektronen in de tweede L-schil en één elektron in de derde M-schil. (voor de duidelijkheid is maar één elektron getekend) Normaal gesproken bevinden alle elektronen zich in deze grondtoestand, maar bij voldoende toevoer van (warmte)energie is het mogelijk dat één of meerdere elektronen overgaan naar een hogere, energierijkere schil; het elektron wordt aangeslagen. (geëxciteerd) Dit is echter geen stabiele toestand en daarom zal het elektron uiteindelijk terugvallen naar het lagere energieniveau van de grondtoestand. De eerder opgenomen energie komt daarbij weer vrij in de vorm van elektromagnetische straling (licht, fotonen) met voor elk element specifieke golflengtes. Samen vormen ze het lijn- of emissiespectrum van het debetreffende element.

Emissiespectrum (400-750nm) van Natrium:

Spectrum van Natrium.

Opmerkingen:

-In plaats van een platinadraad kan ook voor elk monster een nieuw stuk uitgegloeid ijzerdraad gebruikt worden. Het schoonmaken met zoutzuur vervalt dan.

-Bij onbekende stoffen kan met een bekend monster vergelijken helpen bij de determinering.

-Niet alle metaalionen geven een vlamkleuring.

-Bovenstaand (vlam)spectrum van natrium is verkregen met behulp van de Handspectroscoop.

-Siervuurwerk (bovenste foto) is een toepassing van de vlamreactie.

Meer info & links:

Bengalisches Feuer - Flammenfärbung
Bengalische Flammen

Websites met beschrijvingen van het hier uitgevoerde experiment (Duits)

Qualitative Analysis - Chemistry Flame Tests

Uitleg van de vlamreactie op http://chemistry.about.com (Engels)