Fuegos de colores – Energía y espectros atómicos

1. Introducción

Cuando los átomos de ciertos metales se calientan, sus electrones se excitan y al regresar a su estado original, liberan energía en forma de luz. Esta luz tiene diferentes colores, dependiendo del metal. Este fenómeno se conoce como emisión atómica y tiene aplicaciones en fuegos artificiales, análisis espectral y química de materiales.

En esta práctica observaremos cómo distintos compuestos producen llamas de colores distintos al ser expuestos al calor, y registraremos nuestras observaciones para entender la relación entre los elementos químicos y la luz que emiten.

2. Recomendaciones de seguridad

• Realiza la práctica bajo la supervisión del docente.
• Trabaja en espacios ventilados o al aire libre.
• Usa guantes, gafas de seguridad y delantal.
• No acerques la cara a la llama ni inhales directamente los vapores.
• No calientes compuestos tóxicos como óxidos de plomo, cromo o arsénico.
• Mantén siempre cerca agua, tapa de seguridad o extintor.

3. Materiales necesarios

Material de laboratorio (disponible en el colegio):

• Mechero de alcohol
• Encendedor
• Vasitos plásticos o recipientes pequeños para separar las muestras
• Agua corriente para limpieza básica

Elementos de protección personal (debe traer cada estudiante):

• Bata blanca
• Gafas de protección
• Cabello recogido y sin accesorios colgantes
• Tapabocas o mascarilla
• Guantes de látex
• Cucharilla metálica
• Frasco de alcohol pequeño
• Cuaderno, lápiz y cinta de enmascarar

Reactivos utilizados en la práctica

Disponibles en el laboratorio (uso supervisado):

• Potasio acetato (CH₃COOK) – generará llama violeta
• Bario hidróxido octahidratado en solución diluida (Ba(OH)₂·8H₂O) – generará llama verde clara
• Cobre I o II óxido (Cu₂O o CuO) – se mezclará con ácido acético para obtener azul verdoso
• Agua de cal (Ca(OH)₂) – proporcionará llama naranja débil

Nota: estos reactivos serán manipulados con guía del docente o por turnos supervisados.

Reactivos que deben traer los estudiantes:

• Vinagre blanco (máx. 100 ml por grupo) – actuará como ácido acético para disolver el óxido de cobre
• Sal de mesa (NaCl) – se usará para producir llama amarilla (puede traer una cucharada por grupo)
• Otras sales seguras (opcional): si un estudiante tiene suplemento con potasio (cloruro o citrato), puede llevarlo con etiqueta

4. Procedimiento experimental

1. Prepara los materiales de la muestra 1: sal de mesa (NaCl).

• Coloca una pequeña pizca de sal (seca) en la cucharilla metálica.
• No excedas el tamaño de una lenteja.

2. Enciende la vela o mechero de alcohol con ayuda del docente.

• Mantén siempre tu rostro alejado de la llama.
• Ten lista una tapa o recipiente con agua para apagar si es necesario.

3. Introduce cuidadosamente la cucharilla con la sal en la llama.

• Observa el color de la llama durante unos segundos.
• Retira la cucharilla con cuidado y deja enfriar en un área segura.

4. Registra tus observaciones en la tabla:

• ¿De qué color fue la llama?
• ¿Fue intensa, débil, cambió con el tiempo?

5. Limpia la cucharilla con agua o papel absorbente.

Repite con los siguientes compuestos:

6. Potasio acetato (CH₃COOK):

• Usa una pequeña cantidad seca del reactivo o disuelto en agua.
• Introduce en la llama y observa el color violeta.

7. Solución de bario hidróxido (Ba(OH)₂ diluido):

• Humedece la cucharilla con la solución.
• Introduce en la llama y observa el color verde claro o amarillo verdoso.

8. Mezcla de óxido de cobre (CuO o Cu₂O) con vinagre (CH₃COOH):

• En un vasito, mezcla una pizca del óxido con unas gotas de vinagre.
• Carga un poco de esa mezcla con la cucharilla y llévala al fuego.
• Observa el color azul o verdoso que se produce.

9. Agua de cal (Ca(OH)₂ diluida):

• Humedece la cucharilla con la solución.
• Lleva a la llama y observa el color naranja débil o blanco-amarillento.

5. Sistematización de la práctica

Completa la siguiente tabla en grupo:

Preguntas guía para discusión:

• ¿Qué relación notas entre el metal presente y el color observado?
• ¿Por qué algunos compuestos tienen una llama más intensa?
• ¿Crees que este fenómeno puede usarse para identificar sustancias desconocidas?

Finaliza la práctica:

10. Apaga la llama cuidadosamente con la tapa del mechero o sopla la vela si es segura.
11. Limpia los materiales usados.
12. Revisa con tu grupo que la tabla esté completa y ordenada.
13. Entrega el registro al docente o guárdalo en tu carpeta de laboratorio.

6. Consulta para el hogar

Título: Luz, energía y átomos: más allá del color

Instrucciones:
Redacta una breve explicación (media página) respondiendo:

1. ¿Por qué los metales emiten luz de colores distintos cuando se calientan?
2. ¿Qué ocurre a nivel atómico durante el proceso?
3. Menciona dos aplicaciones prácticas de este fenómeno en la ciencia o tecnología.
4. Realiza un dibujo o esquema que muestre un electrón saltando de nivel y liberando luz.