Thử màu ngọn lửa và Quang phổ nguyên tử kim loại

Phương trình / Quy luật áp dụng: Thử màu ngọn lửa: Màu đặc trưng của ngọn lửa → Nguyên tố kim loại có trong mẫu thử

Giải thích chuẩn SGK: Dựa vào màu sắc đặc trưng của ngọn lửa, có thể xác định nguyên tố kim loại chứa trong mẫu thử; thao tác phân tích định tính này gọi là phép thử màu ngọn lửa (theo SGK).

Lưu ý trọng tâm khi kiểm tra – đánh giá: Thường gặp trong đề thi: Thử màu ngọn lửa thuộc loại thao tác phân tích nào; vì sao ngọn lửa của sodium (Na) có màu vàng.

Phương trình / Quy luật áp dụng: MCl + Ngọn lửa → Màu ngọn lửa đặc trưng

Giải thích chuẩn SGK: Mỗi lần đổi mẫu thử, trước hết phải rửa sạch dây Pt bằng dung dịch HCl rồi nung trên ngọn lửa ngoài đến khi có màu giống ngọn lửa ban đầu; nếu không, muối Na còn sót lại sẽ làm lẫn màu vàng sang mẫu mới (theo SGK).

Lưu ý trọng tâm khi kiểm tra – đánh giá: Câu hỏi trọng tâm: Tại sao trước khi thử màu ngọn lửa phải rửa dây Pt bằng dung dịch HCl và nung đến khi ngọn lửa có màu giống ngọn lửa ban đầu.

Phương trình / Quy luật áp dụng: Na 3p → 3s: 589.0 nm và 589.6 nm (vạch kép Na)

Giải thích chuẩn SGK: Ánh sáng vàng của Na gồm hai vạch 589.0 và 589.6 nm (vạch kép Na); khi thiết bị không phân giải được thì chỉ đọc được giá trị trung tâm 589.2 chứ không thể coi là một bước sóng đơn lẻ chính xác tới 0.1 nm.

Lưu ý trọng tâm khi kiểm tra – đánh giá: Câu hỏi trọng tâm: Vạch kép Na được nhận diện như thế nào trong lịch sử quang phổ (vạch D Fraunhofer); mối quan hệ giữa năng suất phân li của thiết bị và số chữ số có nghĩa.

Phương trình / Quy luật áp dụng: K 5p → 4s: 404.4 nm (tím)

Giải thích chuẩn SGK: Màu tím của K phải nhìn qua kính cobalt xanh mới thấy rõ — kính cobalt lọc bỏ ánh sáng vàng, nén nhiễu ở 589 nm xuống chỉ còn bằng 1/18 so với vạch tím (theo chú thích SGK).

Lưu ý trọng tâm khi kiểm tra – đánh giá: Câu hỏi trọng tâm: Tại sao khi quan sát màu ngọn lửa của K phải nhìn qua kính cobalt xanh; tác dụng của kính cobalt là gì.

Phương trình / Quy luật áp dụng: E = hc / λ = 1239.8 / λ(nm) eV

Giải thích chuẩn SGK: Mỗi vạch phổ ứng với hiệu hai mức năng lượng, E = hc/λ; nguyên tử của các nguyên tố khác nhau có cấu trúc mức năng lượng khác nhau, năng lượng ánh sáng phát ra khi chuyển mức khác nhau nên màu ngọn lửa khác nhau (đáp án bài tập SGK).

Lưu ý trọng tâm khi kiểm tra – đánh giá: Câu hỏi trọng tâm: Nguyên nhân màu ngọn lửa của K và Na khác nhau (cấu trúc mức năng lượng và năng lượng chuyển mức khác nhau); chiều biến thiên của E = hc/λ.

Phương trình / Quy luật áp dụng: Vạch hấp thụ ↔ Vạch phát xạ: Cùng một cặp mức năng lượng

Giải thích chuẩn SGK: Cùng một cặp mức năng lượng: electron chuyển lên hấp thụ bao nhiêu năng lượng thì khi chuyển xuống phát ra bấy nhiêu, nên vạch hấp thụ và vạch phát xạ nằm cùng vị trí; dựa vào các vạch phổ đặc trưng này để nhận diện nguyên tố (Cs năm 1860, Rb năm 1861, He năm 1868 đều được tìm ra theo cách này).

Lưu ý trọng tâm khi kiểm tra – đánh giá: Câu hỏi trọng tâm: Mối quan hệ giữa quang phổ hấp thụ và quang phổ phát xạ; vì sao phân tích quang phổ dùng để nhận diện nguyên tố.

Phương trình / Quy luật áp dụng: Màu ngọn lửa và vạch phổ chính của Li / Na / K / Ca / Sr / Cu

Giải thích chuẩn SGK: Thử màu ngọn lửa là cách định tính nhanh nhất để nhận biết nguyên tố kim loại (không cần máy móc phức tạp); máy quang phổ cho biết chính xác bước sóng và năng lượng. Cả hai đều dựa trên cùng một nguyên lí (chuyển mức electron) ở hai cấp độ chính xác khác nhau.

Lưu ý trọng tâm khi kiểm tra – đánh giá: Thường gặp trong đề thi: Bảng đối chiếu màu ngọn lửa; đỏ tía (Li), đỏ gạch (Ca), đỏ son (Sr), xanh lục (Cu) tương ứng với nguyên tố nào.

Phương trình / Quy luật áp dụng: K 5p → 4s: 404.4 nm

Giải thích chuẩn SGK: Phần kiểm tra không thêm kết luận mới: Muối K + dây Pt đã rửa sạch + kính cobalt xanh + quang phổ phát xạ, cả bốn điều kiện cùng thỏa mãn thì mới quan sát chuẩn xác được màu tím của K.

Lưu ý trọng tâm khi kiểm tra – đánh giá: Cấu trúc điểm tối đa: Rửa sạch dây Pt trước → Nhúng vào mẫu thử → Quan sát qua kính cobalt xanh → Đọc vạch 404.4 nm, trình bày đủ bốn bước.

Giải thích chuẩn SGK: Đáp án đúng: Lọc bỏ ánh sáng vàng, tránh sự gây nhiễu của lượng vết muối sodium (Na) lẫn trong K₂CO₃. Theo chú thích SGK Hóa học 10: Nhằm lọc bỏ ánh sáng màu vàng, tránh sự gây nhiễu của lượng vết muối Na có trong K₂CO₃. Trong bài học này ta đã tính: kính cobalt nén nhiễu ở 589 nm xuống chỉ còn 1/18 so với vạch tím.

Giải thích chuẩn SGK: Đáp án đúng: Loại bỏ tạp chất như muối Na còn bám trên dây Pt, tránh làm lẫn màu giữa các mẫu. Nếu không rửa sạch sẽ mang theo phần dư của mẫu thử trước đó. Trong bài học đã tính: mẫu Cu khi dây Pt chưa rửa sạch sẽ cho ngọn lửa màu vàng (độ hiển thị nhiễu Na là 3.53), sau khi rửa sạch mới trở về màu xanh lục (0.009).

Giải thích chuẩn SGK: Đáp án đúng: 589.2 nm (điểm giữa có trọng số của hai vạch). Khi thiết bị không tách được hai vạch, tín hiệu thu được là đường bao tổng hợp của cả hai vạch, nên chỉ có thể báo điểm giữa có trọng số theo cường độ: với tỉ lệ 1.0 : 0.5 thì giá trị trung tâm là 589.2 nm. Điều này do độ phân giải của thiết bị quyết định; nếu ghi 589.0 sẽ là độ chính xác giả tạo.

Giải thích chuẩn SGK: Đáp án đúng: Cấu trúc mức năng lượng của hai nguyên tử khác nhau, nên năng lượng photon phát ra khi electron chuyển mức khác nhau. Đáp án chuẩn theo SGK: Năng lượng ánh sáng = hiệu hai mức năng lượng, E = hc/λ. Vạch 589.0 nm của Na ứng với 2.10 eV, còn vạch 404.4 nm của K ứng với 3.07 eV. Phương án D nói về hiện tượng nhiễu, không phải nguyên nhân vì sao bản chất màu ngọn lửa của hai nguyên tố khác nhau.

Giải thích chuẩn SGK: Đáp án đúng: Trùng khít hoàn toàn, có cùng vị trí bước sóng. Cùng một cặp mức năng lượng: electron chuyển lên cần hấp thụ bao nhiêu năng lượng thì khi nhảy xuống sẽ phát ra đúng bấy nhiêu năng lượng, vì vậy vị trí các vạch hoàn toàn trùng nhau. Trong bài học, khi chuyển máy quang phổ từ phát xạ sang hấp thụ, hai vạch của Na vẫn nằm ở 589.0 và 589.6 nm, độ lệch không quá 1 nm.