Explicación en Bohr para la prueba de llama

En la prueba conocida como prueba de llama, las interacciones atómicas ocurren a través de los niveles y subniveles de energía cuantificada de un átomo de un catión metálico. Considerando el átomo de potasio, por ejemplo, donde el electrón 4s¹ es el más externo, este electrón puede elevarse a un subnivel más externo cuando está bajo una fuente intensa de energía (calor), alcanzando 4p¹, de ahí su excitación electrónica. El electrón excitado, sin embargo, tiende a volver a su estado natural de 4s¹, emitiendo un cuanto de energía (fotón) cuando regresa al subnivel de energía inferior, que es una cantidad de energía bien definida y única para cada catión metálico, que puede servir para su identificación. En el caso del catión potasio, se obtiene un color violeta de la llama, que es el color capaz de identificar este catión, ya que se debe a la diferencia de energía entre los subniveles. 4s y 4p para el átomo en cuestión.

La figura que se muestra a continuación resume este proceso. La absorción de energía promueve los electrones periféricos a un estado de mayor energía (estado excitado), cuando cesa esta adición de energía, estos electrones vuelven a su posición original, devolviendo la energía recibida en forma de luz (que percibimos como color).

Absorción y emisión de energía al átomo.

En 1913, Niels Bohr, después de una serie de experimentos y ensayos matemáticos, desarrolló tres postulados muy importantes para la comprensión que tenemos hoy sobre la estructura atómica.

1. Mientras el electrón esté en una órbita particular, su energía es constante.
2. Si el electrón recibe suficiente energía, saltará a una órbita de mayor energía.
3. Al volver a su órbita original, el electrón emite, en forma de ondas electromagnéticas, la misma cantidad de energía absorbida.

Con respecto a la prueba de la llama, los postulados de Bohr se prestan muy bien para buscar una explicación de las observaciones. La quema de una sal metálica implica la promoción de electrones, cuyo retorno se revela por la emisión de luz. Así, un electrón puede pasar de un nivel a otro con mayor energía, siempre que absorba energía externa (ultravioleta, luz visible, infrarrojos, etc.). Cuando esto sucede, decimos que el electrón estaba excitado y que un transición electrónica. La transición de retorno de este electrón al nivel inicial va acompañada de la liberación de energía en forma de ondas electromagnéticas, como la luz visible, que nuestros sentidos perciben como un color.

Referencias:
FELTRE, Ricardo, Química Orgánica, Ed. Moderna, 6a Edición, São Paulo, 2004.

PERUZZO, Francisco; CANTO, Eduardo Leite, Química en el enfoque de la vida cotidiana, Ed. Moderna, 3ª Edición, São Paulo, 2003.

ATKINS, Peter; JONES, Loreta; Principios de la química: cuestionando la vida moderna y el medio ambiente, Porto Alegre: Bookman, 2001.

Ilustración: http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/recursos/10951/TesteDeChama/Teste_de_Chama.html