การทดสอบเปลวไฟ

การทดสอบเปลวไฟเป็นการทดสอบที่ค่อนข้างรวดเร็วสำหรับการตรวจหาธาตุบางชนิดในตัวอย่าง เทคนิคนี้ล้าสมัยและมีความน่าเชื่อถือที่น่าสงสัย แต่ครั้งหนึ่งเคยเป็นส่วนประกอบของการวิเคราะห์อนินทรีย์เชิงคุณภาพปรากฏการณ์นี้เกี่ยวข้องกับดอกไม้ไฟและสเปกโทรสโกปีการปล่อยอะตอม [ ^{1 ] สี} ของเปลวไฟนั้นเข้าใจได้จากหลักการของการเปลี่ยนผ่านอิเล็กตรอนอะตอมและการปล่อยโฟตอนโดยที่ธาตุต่างๆ ต้องการระดับพลังงาน ( โฟตอน ) ที่แตกต่างกันสำหรับการเปลี่ยนผ่านอิเล็กตรอน^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}

ประวัติศาสตร์

โรเบิร์ต บุนเซน ประดิษฐ์ เตาบุนเซนอันโด่งดังขึ้นในปี 1855 ซึ่งมีประโยชน์ในการทดสอบเปลวไฟเนื่องจากเปลวไฟที่ไม่เรืองแสงซึ่งไม่รบกวนสีที่ปล่อยออกมาจากวัสดุที่ทดสอบ^{[ 4 ]}^{[ 1 ]}เตาบุนเซน เมื่อรวมกับปริซึม (ซึ่งกรองการรบกวนสีของสิ่งปนเปื้อน ) นำไปสู่การสร้างสเปกโทรสโคปซึ่งสามารถปล่อยสเปกตรัมของธาตุต่างๆ ได้ ^{[ 1 ]}ในปี 1860 บุนเซนและ กุสตาฟ เคิร์ชฮอฟฟ์ได้สังเกตเห็น การปรากฏของ สีฟ้าอ่อนและสีแดงเข้ม ในสเปกตรัมอย่างไม่คาดคิด ซึ่งนำไปสู่การค้นพบโลหะอัลคาไล สองชนิด ได้แก่ซีเซียม (สีฟ้าอ่อน) และรูบิเดียม (สีแดงเข้ม) ^[⁴^]^[¹^]ปัจจุบัน วิธีการต้นทุนต่ำนี้ถูกนำมาใช้ในการศึกษาระดับมัธยมศึกษาเพื่อสอนนักเรียนให้ตรวจจับโลหะในตัวอย่างเชิงคุณภาพ^[²^]

กระบวนการ

การทดสอบเปลวไฟของไอออนโลหะบางชนิด

การทดสอบเปลวไฟเกี่ยวข้องกับการนำตัวอย่างของธาตุหรือสารประกอบไปสัมผัสกับเปลวไฟร้อนที่ไม่เรืองแสง และสังเกตสีของเปลวไฟที่เกิดขึ้น^{[ 4 ]} สามารถทำสารประกอบให้เป็นเนื้อครีมด้วยกรดไฮโดรคลอริกเข้มข้น เนื่องจากโลหะเฮไลด์ซึ่งระเหยง่ายจะให้ผลลัพธ์ที่ดีกว่า^{[ 5 ]}สามารถลองใช้เปลวไฟที่แตกต่างกันเพื่อตรวจสอบความถูกต้องของสีได้แนะนำให้ใช้ ไม้ขีดไฟ ลวดนิโครมลวดแพลทินัม แท่งแมก นี เซียสำลี และโฟมเมลามี นเป็นอุปกรณ์ช่วย ^{[ 6 ]}^{[ 7 ]}^{[ 8 ]} ข้อควรระวัง ด้านความปลอดภัยมีความสำคัญอย่างยิ่งเนื่องจากสารบางชนิดติดไฟง่ายและเป็นพิษ^{[ 9 ]}^{[ 10 ]}^{[ 11 ]}^{[ 6 ]}เมื่อใช้ไม้ขีดไฟ ต้องระมัดระวังในการโบกไม้ขีดไฟผ่านเปลวไฟแทนที่จะถือไว้ในเปลวไฟเป็นเวลานาน เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้ไม้ขีดไฟติดไฟเอง การใช้สำลีหรือโฟมเมลามีน (ที่ใช้ในฟองน้ำทำความสะอาด "ยางลบ") เป็นตัวรองรับก็ได้รับการแนะนำเช่นกัน^{[ 7 ]}^{[ 8 ]}^{[ 6 ]}โซเดียมเป็นส่วนประกอบหรือสารปนเปื้อน ทั่วไป ในตัวอย่างจำนวนมาก^{[ 2 ]}และสเปกตรัมของมันมักจะเด่นกว่าการทดสอบเปลวไฟอื่นๆ^{[ 5 ]}มักจะมองเปลวไฟทดสอบผ่านกระจกสีน้ำเงินโคบอลต์เพื่อกรองสีเหลืองของโซเดียมออกและช่วยให้มองเห็นไอออนโลหะอื่นๆ ได้ง่ายขึ้น

สีของเปลวไฟโดยทั่วไปจะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและออกซิเจนที่ป้อนเข้าไปด้วย ดูสีของเปลวไฟ [ ^{5 ] ขั้น}ตอนนี้ใช้ตัวทำละลายและเปลวไฟ ที่แตกต่างกัน เพื่อดูเปลวไฟทดสอบผ่านกระจกสีน้ำเงินโคบอลต์หรือ กระจกได ดิมิอุมเพื่อกรอง แสงรบกวนจากสารปน เปื้อนเช่น โซเดียม^{[ 12 ]}

การทดสอบเปลวไฟมีข้อจำกัดหลายประการ ช่วงของธาตุที่สามารถตรวจจับได้อย่างแม่นยำภายใต้สภาวะมาตรฐานนั้นมีน้อย ธาตุบางชนิดปล่อยเปลวไฟออกมาอย่างอ่อน และบางชนิด (เช่น Na) ปล่อยออกมาอย่างแรงทองคำเงินแพลทินัมพัลลาเดียมและธาตุอื่นๆ อีกหลายชนิดไม่ก่อให้เกิดสีเปลวไฟที่เป็นลักษณะเฉพาะ แม้ว่าบางชนิดอาจก่อให้เกิดประกายไฟได้ (เช่น โลหะไทเทเนียมและเหล็ก ) มีรายงานว่าเกลือของเบริลเลียมและทองคำจะตกตะกอนเป็นโลหะบริสุทธิ์เมื่อเย็นตัวลง^{[ 12 ]}การทดสอบนี้ขึ้นอยู่ กับ ดุลพินิจ ส่วนบุคคลเป็น อย่างมาก

หลักการ

ในการทดสอบเปลวไฟ ไอออนจะถูกกระตุ้นด้วยความร้อน สถานะที่ถูกกระตุ้นเหล่านี้จะคลายตัวกลับสู่สถานะพื้นฐานพร้อมกับการปล่อยโฟตอน พลังงานของสถานะที่ถูกกระตุ้นและโฟตอนที่ปล่อยออกมานั้นเป็นลักษณะเฉพาะของธาตุ ลักษณะของสถานะที่ถูกกระตุ้นและสถานะพื้นฐานขึ้นอยู่กับธาตุเท่านั้น โดยปกติแล้วจะไม่มีพันธะให้แตก และทฤษฎีออร์บิทัลโมเลกุลไม่สามารถนำมาใช้ได้ สเปกตรัมการปล่อยที่สังเกตได้ในการทดสอบเปลวไฟยังเป็นพื้นฐานของ สเปกโทรสโกปีการปล่อยเปลวไฟสเปกโทรสโกปีการปล่อยอะตอมและ โฟโตเม ตรีเปลวไฟ^{[ 4 ]}^{[ 13 ]}

องค์ประกอบทั่วไป

องค์ประกอบทั่วไปบางอย่างและสีที่เกี่ยวข้องมีดังนี้:

เครื่องหมาย	ชื่อ	สี^{[ 5 ]}
อัล	อะลูมิเนียม	สีขาวเงินในอุณหภูมิสูงมาก เช่น ในประกายไฟฟ้า จะเป็นสีฟ้าอ่อน
เช่น	สารหนู	สีฟ้า
บี	โบรอน	สีเขียวสดใส
บา	แบเรียม	สีเขียวแอปเปิ้ลอ่อน
เป็น	เบริลเลียม	สีขาว
บิ	บิสมัท	สีฟ้าคราม
ซีเอ	แคลเซียม	อิฐ/สีส้มแดง; สีเขียวอ่อนเมื่อมองผ่านกระจกสีฟ้า
ซีดี	แคดเมียม	สีแดงอิฐ
ซี	ซีเรียม	สีเหลือง
บริษัท	โคบอลต์	สีขาวเงิน
ครี	โครเมียม	สีขาวเงิน
ซี	ซีเซียม	สีน้ำเงินม่วง
คิว(ไอ)	ทองแดง (I)	สีเขียวอมฟ้า
คิว(II)	ทองแดง(II) (ไม่ใช่เฮไลด์ )	สีเขียว
คิว(II)	ทองแดง(II) (เฮไลด์)	สีเขียวอมฟ้า
เฟ(II)	เหล็ก (II)	สีทองเมื่อได้รับความร้อนสูง เช่น จากประกายไฟฟ้า จะ กลาย เป็นสีฟ้า สดใส หรือสีเขียว แล้วค่อยๆ เปลี่ยนเป็นสีส้มอมน้ำตาล
เฟ(III)	เหล็ก (III)	สีส้มอมน้ำตาล
เก	เจอร์เมเนียม	สีฟ้าอ่อน
ชม	ไฮโดรเจน	สีฟ้าอ่อน
เอชเอฟ	แฮฟเนียม	สีขาว
ปรอท	ปรอท	สีแดง
ใน	อินเดียม	สีน้ำเงินคราม
เค	โพแทสเซียม	สีม่วงอ่อนมองไม่เห็นผ่านกระจกสีน้ำเงินโคบอลต์ ( สีม่วง )
หลี่	ลิเธียม	สีแดงคาร์มีนมองไม่เห็นผ่านกระจกสีเขียว
เอ็มจี	แมกนีเซียม	ไม่มีสีเนื่องจากมีชั้นแมกนีเซียมออกไซด์หุ้มอยู่ แต่เมื่อเผาโลหะแมกนีเซียมจะให้แสงสีขาวสว่างจ้า
แมงกานีส(II)	แมงกานีส (II)	สีเขียวอมเหลือง
โม	โมลิบเดนัม	สีเขียวอมเหลือง
นา	โซเดียม	สีเหลืองสดใส; สีทอง; มองไม่เห็นผ่านกระจกสีน้ำเงินโคบอลต์ดูเพิ่มเติมที่ หลอดไฟโซเดียมไอ
เอ็นบี	ไนโอเบียม	สีเขียวหรือสีน้ำเงิน
นี	นิกเกิล	ไม่มีสีจนถึงสีเงินขาว
พี	ฟอสฟอรัส	สีฟ้าอมเขียวอ่อน
ตะกั่ว	ตะกั่ว	สีน้ำเงินขาว
รา	เรเดียม	สีแดงเลือดนก
อาร์บี	รูบิเดียม	สีม่วงแดง
เอส	กำมะถัน	สีฟ้า
สบ	พลวง	สีเขียวอ่อน
สก	สแกนเดียม	ส้ม
เซ	ซีลีเนียม	สีฟ้า คราม
ส.น.	ดีบุก	สีน้ำเงินขาว
นายท่าน	สตรอนเทียม	สีแดงเข้มถึงแดงสด สีเหลืองอมเขียวเมื่อมองผ่านกระจกสีเขียว และสีม่วงเมื่อมองผ่านกระจกสีน้ำเงินโคบอลต์
ตา	แทนทาลัม	สีฟ้า
ที	เทลลูเรียม	สีเขียวอ่อน
ที	ไทเทเนียม	สีเงินขาว
ทีแอล	แทลเลียม	สีเขียวบริสุทธิ์
วี	วาเนเดียม	สีเขียวอมเหลือง
ว	ทังสเตน	สีเขียว
วาย	อิตเทรียม	สีแดงเข้ม สีแดงเลือดนก หรือสีแดงสด
สังกะสี	สังกะสี	ไม่มีสีจนถึงสีเขียวอมฟ้า
เซอร์	เซอร์โคเนียม	สีแดงอ่อน/หม่น