Teste da chama

O teste da chama é um experimento clássico e simples, utilizado para identificar a presença de metais com base na cor emitida na forma de luz visível ao expor uma amostra à chama. A cor emitida por cada metal é característica e única, sendo originada por meio das transições eletrônicas de cada elemento.

Quando a amostra é aquecida, os elétrons do átomo absorvem energia, possibilitando que eles saltem para níveis de maior energia (estado excitado). Quando os elétrons retornam para o estado fundamental, liberam a energia ganha para o ambiente na forma de luz visível. 

Esse teste é útil para identificar metais em amostras, sendo muito utilizado em processos de controle de qualidade em indústrias farmacêutica e alimentícia. Além disso, ele tem aplicações importantes na área ambiental, sendo utilizado no monitoramento de material particulado em emissões atmosféricas e em análises de águas subterrâneas e composição de solo.

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Resumo sobre o teste de chama

• O teste da chama é um experimento utilizado para identificar metais e se baseia na cor, emitida na forma de luz visível, por uma amostra ao ser exposta à chama.
• No teste, a amostra é colocada em contato com a chama, que a a apresentar uma coloração característica de um elemento específico. O teste pode ser realizado por meio do fotômetro de chama ou de um bico de Bunsen.
• No fotômetro de chama, a amostra é atomizada e aquecida para gerar a emissão da cor na forma de luz, que a por um monocromador que separa o comprimento de onda, que, na sequência, a por um fotodetector, que converte a intensidade da luz em sinal elétrico, proporcional à concentração do elemento na amostra.
• Quando o bico de Bunsen é utilizado para o teste, a amostra é colocada sobre a chama e a a emitir uma cor característica de um elemento específico e é analisada de forma qualitativa.
• O teste da chama é utilizado para identificar a presença de metais em amostras, sendo aplicado no controle de qualidade, em indústrias farmacêuticas e alimentícias, e em análises de água, solo e exames de ionograma. 
• Quando aquecidos, os elétrons absorvem energia e saltam para níveis de maior energia. Quando retornam ao estado fundamental, os elétrons liberam a energia recebida para o ambiente, na forma de luz visível.
• Os sais de metais alcalinos, alcalinos terrosos e cobre são os mais utilizados no teste da chama, apresentando as seguintes cores:
  • vermelho-carmim – cloreto de lítio (LiCl);
  • amarelo – cloreto de sódio (NaCl);
  • violeta – cloreto de potássio (KCl);
  • laranja – cloreto de cálcio (CaCl₂);
  • vermelho-escuro – cloreto de estrôncio (SrCl₂);
  • verde-claro – cloreto de bário (BaCl₂);
  • verde azulado – cloreto de cobre (II) (CuCl₂).

O que é o teste de chama?

O teste da chama é um experimento clássico e muito simples, utilizado para a identificação de certos metais presentes em amostras. O teste se baseia na cor característica, emitida por cada metal na forma de luz visível, após a amostra ser aquecida por uma chama.

Esse teste tem importantes aplicações no controle de qualidade de indústrias farmacêuticas e alimentícias, e em análises de solo, águas subterrâneas, composição de emissões gasosas e exames de ionograma.

Como funciona o teste de chama?

O teste funciona com a amostra sendo exposta à chama, permitindo que os metais presentes emitam sua coloração característica. A cor observada para cada metal é originada por meio da transição eletrônica, que ocorre após os elétrons voltarem para o seu estado fundamental, liberando a energia absorvida para o ambiente na forma de luz visível.

Para que serve o teste de chama?

O teste da chama serve para identificar metais presentes em amostras, o que pode ser feito de forma qualitativa, por meio do bico de Bunsen, ou quantitativa, por meio de um fotômetro de chama.

Esse teste é muito importante, nas indústrias e em laboratórios de análises, para a determinação de metais em fármacos e alimentos. Além disso, tem importante aplicação na análise de componentes minerais, em amostras de solos e águas subterrâneas, e de material particulado emitido em vapores originados em processos de incineração.

O teste de chama também é muito importante nas análises clínicas, sendo uma das técnicas utilizadas no exame de ionograma, que tem o objetivo de medir os níveis de eletrólitos (N⁺ e K⁺) no corpo, imprescindíveis para o controle da pressão osmótica das células.

Teoria sobre o teste de chama

O teste da chama pode ser compreendido por meio da teoria atômica desenvolvida por Niels Bohr, em 1913, que utilizou conceitos da recente mecânica quântica para justificar a estabilidade do átomo.

Segundo a teoria proposta por Bohr, os elétrons giram ao redor do núcleo em órbitas circulares e com energia constante, sem que haja emissão de radiação eletromagnética durante o seu deslocamento. Entretanto, ao receber energia de uma fonte externa, o elétron pode ar para uma órbita de maior energia, caracterizando um estado excitado.

O estado excitado é instável e, por isso, o elétron volta ao seu estado fundamental, liberando rapidamente a energia recebida na forma de radiação eletromagnética, percebida na forma de luz visível. Essa agem do elétron de um nível de energia para outro é chamada de transição eletrônica.

A cor da luz observada é composta por diferentes frequências de energia que podem ser registradas, em um espectro de emissão, por meio de linhas espectrais que correspondem às transições eletrônicas permitidas entre dois níveis de energia.

Cada elemento tem um espectro de emissão único, pois a energia envolvida nas transições eletrônicas é específica para cada átomo.

Como é feito o teste de chama?

O teste da chama é simples e pode ser feito por meio de um bico de Bunsen ou de um fotômetro de chama.

→ Como é feito o teste de chama por meio do bico de Bunsen?

Quando realizado por meio da chama de um bico de Bunsen, o teste tem caráter qualitativo e pode ser realizado nas seguintes etapas:

• Etapa 1: é realizada a preparação da amostra, um sal que contém o metal de interesse para a análise. A amostra pode ser analisada na sua forma sólida ou diluída em um solvente.
• Etapa 2: o instrumento, uma haste de nicromo ou platina, é limpo para evitar a contaminação e interferência no resultado da análise. A limpeza é feita, geralmente, mergulhando a haste em ácido clorídrico e, em seguida, colocando-a na chama do bico de Bunsen até que nenhuma coloração seja mais observada.
• Etapa 3: a haste é tocada no sal ou mergulhada na solução para captar parte da amostra.
• Etapa 4: a haste com a amostra é colocada na chama, em que ocorre a imediata emissão da cor característica do metal.

→ Como é feito o teste de chama por meio do fotômetro de chama?

Outra forma de realizar esse experimento é por meio do fotômetro de chama, um equipamento utilizado para determinar a concentração de metais em soluções. A determinação é feita nas seguintes etapas:

• Etapa 1: a amostra em solução é colocada no equipamento para que ocorra a atomização da amostra, em que o líquido da solução é evaporado e a substância sofre uma decomposição, liberado os átomos e íons que compõem a amostra e dão origem a uma névoa.
• Etapa 2: a névoa formada é direcionada para uma chama, formada de um gás combustível (propano, butano ou gás natural), para gerar a excitação dos átomos da amostra.
• Etapa 3: após a excitação, os elétrons retornam ao seu estado fundamental e emitem luz com comprimentos de onda característicos.
• Etapa 4: a luz gerada é ada por um monocromador, em que ocorre a seleção do comprimento de onda de interesse.
• Etapa 5: a luz é detectada por um fotodetector, que converte o sinal luminoso em sinal elétrico, cuja intensidade é proporcional à concentração do elemento na amostra.

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Quais as cores do teste de chama?

As cores observadas no teste da chama estão relacionadas aos metais comumente utilizados, geralmente metais alcalinos, alcalinos terrosos e cobre. As principais cores observadas são:

• vermelho-carmim – característica do lítio (Li);
• amarelo – característica do sódio (Na);
• violeta – característica do potássio (K);
• laranja – característica do cálcio (Ca);
• vermelho-escuro – característica do estrôncio (Sr);
• verde amarelado – característica do bário (Ba);
• verde azulado ou verde-esmeralda – característica do cobre (Cu).

Substâncias do teste de chama

Os sais de metais alcalinos, alcalinos terrosos e cobre são os mais utilizados no teste da chama, porém outras substâncias podem ser utilizadas. A relação entre a cor e o metal de cada substância está descrita na tabela abaixo.

Fontes

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ATKINS, P.; JONES, L. Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. 3ª ed.;Porto Alegre; Bookman; 2006.

CHANG, R. Química Geral: Conceitos Essenciais. 4ª ed.; São Paulo; McGraw-Hill;2007.

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BURTIS, C.A.; ASHWOOD, E.R.; BRUNS, D. E. Tietz Text book of Clinical Chemistry and Molecular Diagnostics, 4ª ed., 2006.

SP Labor. Conheça o guia completo sobre fotômetro de chama. Disponível em: https://www.splabor.com.br/blog/equipamentos-para-laboratorio/o-que-e-um-fotometro-de-chama-e-qual-sua-funcao-no-laboratorio/#.