燃焼試験は、特徴的な発光スペクトルに基づいてサンプル内の元素を識別するのに役立つ分析化学技術です。ほとんどの燃焼試験は金属イオンを検出しますが、一部の非金属も炎に色を付けます.
燃焼試験の仕組み
基本的な前提は、炎からの熱が、電子が励起されるのに十分なエネルギーを原子に与えるということです。より安定したエネルギー状態への低下には、光子の放出が含まれます。これらの光子には、元素の特徴である周波数 (光の色) があります。
ただし、すべての元素がスペクトルの可視部分で光を放出するわけではありません。一部の要素は、炎の色をまったく変更しません。たとえば、金、銀、プラチナ、およびパラジウムは、燃焼試験の結果をもたらしません。ただし、これらの金属の中には炎の中で火花を発生させたり、純粋な金属を表面に堆積させたりするものもあります。
火炎試験の長所と短所
燃焼試験は、分析手法として長所と短所の両方を提供します。
利点
- 非常に迅速かつ簡単
- ごくわずかなサンプルしか必要としません
- サンプル内の可能性のある要素を排除するのが得意
- 視覚的に魅力的であるため、学生の科学への関心を高めるのに最適です
短所
- サンプルを明確に特定しない
- 結果は主観的です
- 結果は、特にナトリウムによる汚染の影響を非常に受けやすい
- いくつかの要素でほぼ同じ色の結果が得られます
- 一部のサンプルは他よりも明るい色を示します
- サンプルと燃料の正確な化学組成によって、結果は多少異なります
- 定量的ではなく定性的手法
- 非常に希薄なサンプルでは機能しません
ビードテストは関連技術です。より優れた技術には、炎測光法、炎放射分光法、および炎吸収分光法が含まれます。ただし、これらの方法はかなりコストがかかります。
火炎試験のやり方
燃焼試験を行う方法はいくつかあります。
<オール>炎のオプションには、ろうそくの炎、ブンゼン バーナーの炎、またはガスの炎が含まれます。
基本的に、ワイヤーまたはスプリントを固体サンプルまたはその溶液に浸し、サンプルを無色の炎にさらします。コバルト ブルーのガラスを通して結果を表示すると、余分な黄色が除去され、識別が少し簡単になります。色が決まったら、燃焼試験の色の表と比較してください。
色付きの火を起こす
火炎試験は、花火の色、色付きの消火スプレー ボトル、色付きのキャンプファイヤーの基礎となります。
燃焼試験の色の表
これは、要素をシンボルのアルファベット順に並べた、燃焼試験の色の表です。
| シンボル | 名前 | 色 |
|---|---|---|
| Al | アルミニウム | シルバーホワイト |
| As | ヒ素 | ブルー |
| B | ボロン | 明るい緑 |
| Ba | バリウム | ライト アップル グリーン |
| Be | ベリリウム | 白 |
| Bi | ビスマス | アズール ブルー |
| C | カーボン | オレンジ |
| Ca | カルシウム | ブリックレッド |
| Cd | カドミウム | ブリックレッド |
| Ce | セリウム | イエロー |
| Co | コバルト | シルバーホワイト |
| Cr | クロム | シルバーホワイト |
| Cs | セシウム | ブルーバイオレット |
| Cu(I) | 銅(I) | 青緑 |
| Cu(II) | 銅(II) | 緑 (非ハロゲン化物) から青緑 (ハロゲン化物) へ |
| Ge | ゲルマニウム | ペールブルー |
| Fe(II) | 鉄(II) | ゴールド |
| Fe(III) | 鉄(III) | オレンジブラウン |
| H | 水素 | ペールブルー |
| Hf | ハフニウム | 白 |
| Hg | 水星 | レッド |
| イン | インジウム | インディゴブルー |
| K | カリウム | ライラック |
| Li | リチウム | カーマインレッド |
| Mg | マグネシウム | 無色から白色 |
| Mn(II) | マンガン(II) | 黄緑色 |
| 月 | モリブデン | 黄緑色 |
| ナ | ナトリウム | 明るい黄色 |
| Nb | ニオブ | 緑または青 |
| Ni | ニッケル | 無色から銀白色 |
| P | リン | 淡い青緑 |
| Pb | リード | 青白 |
| Ra | ラジウム | クリムゾンレッド |
| Rb | ルビジウム | バイオレットレッド |
| Sb | アンチモン | 薄緑 |
| Sc | スカンジウム | オレンジ |
| Se | セレン | アズール ブルー |
| Sn | スズ | 青白 |
| Sr | ストロンチウム | クリムゾンまたはスカーレットレッド |
| Ta | タンタル | ブルー |
| Te | テルル | 薄緑 |
| Ti | チタン | シルバーホワイト |
| Tl | タリウム | 真の緑 |
| V | バナジウム | 黄緑色 |
| W | タングステン | 緑 |
| Y | イットリウム | 赤:カーマイン、スカーレット、クリムゾン |
| Zn | 亜鉛 | 無色から青緑色 |
| Zr | ジルコニウム | 鈍い赤 |
参考文献
- バロー、R. F.; Caldin, E. F. (1949)。 「火工品の炎に関するいくつかの分光観測」。 物理学会の議事録 .セクション B. 62 (1):32–39。 doi:10.1088/0370-1301/62/1/305
- ランディス、アーサー M.; Davies、Malonne I.;ランディス、リンダ。トーマス、ニコラス C. (2009)。 「「魔法の消しゴム」の炎のテスト」。 Journal of Chemical Education . 86 (5):577. doi:10.1021/ed086p577
- Patnaik, Pradyot (2002). 無機化学ハンドブック .マグロウヒル。 ISBN 0-07-049439-8.
- サンガー、マイケル J.;フェルプス、エイミー J.;銀行、キャサリン (2004)。 「綿棒を使った簡単な燃焼試験テクニック」. Journal of Chemical Education . 81 (7):969. doi:10.1021/ed081p969
