Le test de flamme est une méthode de chimie analytique utilisée pour aider à identifier les ions métalliques. Bien que ce soit utile analyse qualitative test - et très amusant à réaliser - il ne peut pas être utilisé pour identifier tous les métaux car tous les ions métalliques ne donnent pas des couleurs de flamme. De plus, certains ions métalliques affichent des couleurs similaires, ce qui rend difficile leur distinction. Néanmoins, le test est toujours utile pour identifier de nombreux métaux et métalloïdes.
Couleurs d'essai de chaleur, d'électrons et de flamme
Le test de flamme concerne l'énergie thermique, électrons, et l'énergie de photons.
Pour effectuer un test de flamme:
- Nettoyer un platine ou fil nichrome avec de l'acide.
- Humidifiez le fil avec de l'eau.
- Trempez le fil dans le solide que vous testez, faisant en sorte qu'un échantillon colle au fil.
- Placez le fil dans la flamme et observez tout changement dans la couleur de la flamme.
Les couleurs observées lors du test de flamme résultent de l'excitation des électrons provoquée par l'augmentation de la température. Les électrons "sautent" de leur état fondamental à un niveau d'énergie supérieur. En retournant à leur état fondamental, ils émettent de la lumière visible. La couleur de la lumière est liée à l'emplacement des électrons et à l'affinité des électrons de l'enveloppe extérieure avec le noyau atomique.
La couleur émise par les atomes plus gros est plus basse en énergie que la lumière émise par les atomes plus petits. Ainsi, par exemple, le strontium (numéro atomique 38) produit une couleur rougeâtre, tandis que le sodium (numéro atomique 11) produit une couleur jaunâtre. L'ion sodium a une affinité plus forte pour l'électron, donc plus d'énergie est nécessaire pour déplacer l'électron. Lorsque l'électron se déplace, il atteint un état d'excitation plus élevé. Lorsque l'électron revient à son état fondamental, il a plus d'énergie à disperser, ce qui signifie que la couleur a une fréquence plus élevée / une longueur d'onde plus courte.
Le test de flamme peut également être utilisé pour distinguer les états d'oxydation des atomes d'un seul élément. Par exemple, le cuivre (I) émet de la lumière bleue pendant le test de flamme, tandis que le cuivre (II) émet de la lumière verte.
Un sel métallique se compose d'un cation composant (le métal) et d'un anion. L'anion peut affecter le résultat du test de flamme. Par exemple, un composé de cuivre (II) avec un non-halogénure produit une flamme verte, tandis qu'un halogénure de cuivre (II) produit une flamme bleu-vert.
Tableau des couleurs de test de flamme
Tableaux de couleurs de test de flamme essayez de décrire la teinte de chaque flamme aussi précisément que possible, de sorte que vous verrez des noms de couleurs rivalisant avec ceux de la grande boîte de crayons Crayola. De nombreux métaux produisent des flammes vertes, et il existe également différentes nuances de rouge et de bleu. La meilleure façon d'identifier un ion métallique est de le comparer à un ensemble de normes (composition connue) afin de savoir à quelle couleur s'attendre lors de l'utilisation du carburant dans votre laboratoire.
Parce qu'il y a tellement de variables impliquées, le test de flamme n'est pas définitif. Il s'agit simplement d'un outil disponible pour aider à identifier les éléments d'un composé. Lors d'un test de flamme, méfiez-vous de toute contamination du carburant ou de la boucle avec du sodium, qui est jaune vif et masque d'autres couleurs. De nombreux carburants sont contaminés par le sodium. Vous souhaiterez peut-être observer la couleur du test de flamme à travers un filtre bleu pour éliminer le jaune.
| Couleur de flamme | Ion métallique |
| Bleu blanc | Étain, plomb |
| blanc | Magnésium, titane, nickel, hafnium, chrome, cobalt, béryllium, aluminium |
| Pourpre (rouge foncé) | Strontium, yttrium, radium, cadmium |
| rouge | Rubidium, zirconium, mercure |
| Rose-rouge ou magenta | Lithium |
| Lilas ou violet pâle | Potassium |
| bleu azur | Sélénium, indium, bismuth |
| Bleu | Arsenic, césium, cuivre (I), indium, plomb, tantale, cérium, soufre |
| Bleu vert | Halogénure de cuivre (II), zinc |
| Bleu-vert pâle | Phosphore |
| vert | Cuivre (II) non halogénure, thallium |
| Vert clair | Bore |
| Vert pomme ou vert pâle | Baryum |
| Vert pâle | Tellure, antimoine |
| Vert jaunâtre | Molybdène, manganèse (II) |
| Jaune vif | Sodium |
| Or ou jaune brunâtre | Fer (II) |
| Orange | Scandium, fer (III) |
| Orange à orange-rouge | Calcium |
le métaux nobles l'or, l'argent, le platine, le palladium et certains autres éléments ne produisent pas une couleur d'essai de flamme caractéristique. Il y a plusieurs explications possibles à cela, l'une étant que l'énergie thermique n'est pas suffisante pour exciter les électrons de ces éléments suffisamment pour libérer de l'énergie dans le domaine visible.
Alternative de test de flamme
Un inconvénient du test de flamme est que la couleur de la lumière observée dépend très fortement de la composition chimique de la flamme (le combustible qui est brûlé). Il est donc difficile de faire correspondre les couleurs avec un graphique avec un niveau de confiance élevé.
Une alternative au test de flamme est le test de billes ou test de boursouflure, dans lequel une perle de sel est recouverte de l'échantillon puis chauffée dans une flamme de brûleur Bunsen. Ce test est légèrement plus précis car plus d'échantillon adhère au cordon qu'à une simple boucle de fil et parce que la plupart des brûleurs Bunsen sont connectés au gaz naturel, qui a tendance à brûler avec un bleu propre flamme. Il existe même des filtres qui peuvent être utilisés pour soustraire la flamme bleue pour voir le résultat du test de flamme ou de boursouflure.