Лабораторный опыт 10, страница 134 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 28. Общая характеристика щелочных металлов. Глава 3. Металлы главных подгрупп - страница 134.

Условие.

Лабораторный опыт 10. Окрашивание пламени соединениями щелочных металлов

Тщательно прокалите в пламени спиртовки конец толстой железной проволоки или стержень ложечки для сжигания вещества. Затем опустите его в стакан с дистиллированной водой, прикоснитесь к кристаллам нитрата калия и внесите прилипшие кристаллы в тёмную часть пламени. Что вы наблюдаете? (Окрашивание пламени солями калия удобнее наблюдать через синее стекло.)

Решение.

Решение 2.

При выполнении данного опыта, когда кристаллики нитрата калия ($KNO_3$) вносятся в пламя спиртовки, наблюдается окрашивание пламени в характерный бледно-фиолетовый (сиреневый) цвет.

Физико-химическая суть этого явления заключается в следующем. Под действием высокой температуры пламени происходит термическая диссоциация (разложение) соли и образование свободных атомов калия ($K$). Энергия пламени поглощается этими атомами, в результате чего их внешние электроны переходят на более высокие, возбужденные энергетические уровни. Это состояние крайне неустойчиво, поэтому электроны почти мгновенно возвращаются на свой первоначальный, основной энергетический уровень. При этом процессе возврата в стабильное состояние происходит испускание избытка энергии в виде кванта света.

Энергия этого кванта света (а значит, и его длина волны и цвет) строго соответствует разнице между энергиями возбужденного и основного состояний электрона в атоме. Поскольку строение электронных оболочек уникально для каждого химического элемента, то и спектр испускания (цвет пламени) также является его уникальной характеристикой. Для калия это излучение лежит в фиолетовой области видимого спектра. Этот принцип лежит в основе качественного элементного анализа методом пламенной фотометрии.

Рекомендация наблюдать окрашивание через синее (кобальтовое) стекло связана с тем, что практически всегда в реактивах или на поверхности используемой проволоки присутствуют микропримеси соединений натрия. Натрий окрашивает пламя в очень интенсивный желтый цвет, который способен полностью замаскировать более тусклое фиолетовое свечение калия. Синее стекло работает как светофильтр, поглощая лучи желтой части спектра и пропуская фиолетовые. Это позволяет четко идентифицировать присутствие калия по характерному для него цвету пламени, который через синее стекло может выглядеть малиновым или розовато-фиолетовым.

Ответ: При внесении в пламя нитрата калия наблюдается окрашивание пламени в бледно-фиолетовый (сиреневый) цвет. Это происходит из-за возбуждения атомов калия в пламени и последующего испускания ими квантов света с характерной для этого элемента длиной волны.