I saggi alla fiamma si basano su un concetto abbastanza complesso definito "spettro di emissione": ciascun atomo, se portato allo stato eccitato da una fonte energetica adeguatamente potente, produce una emissione di radiazione elettromagnetica durante il decadimento (diseccitazione) e il ritorno allo stato fondamentale, non appena l'energia di eccitazione viene a mancare. Tutta l'energia assorbita viene ceduta e riemessa come radiazione elettromagnetica. Nel caso dei saggi alla fiamma l'energia è ottenuta dalla combustione di un idrocarburo (gas metano o altro) in atmosfera di ossigeno (fiamma del becco Bunsen o Teclu). L'energia assorbita viene riemessa come luce colorata, emissione elettromagnetica che ricade nel campo dello spettro visibile. Quanto agli elementi, solitamente si ricorre a quelli facilmente ionizzabili cioè ai metalli alcalini e alcalino-terrosi. Questo perchè facilmente (cioè con poca energia) cedono elettroni e si ionizzano. La formazione dello ione è fondamentale per ottenere lo stato eccitato. Quindi litio, sodio, potassio, cesio e rubidio, calcio, stronzio e bario. Il berillio e il magnesio non forniscono particolari colori, la loro emissione complessivamente risulta bianca, come pure quella di ittrio e scandio, anche loro facilmente ionizzabili. In aggiunta si possono però osservare altri elementi (sempre metalli, per la loro predisposizione alle cessione di elettroni e quindi alla formazione di ioni), tra quelli del blocco d (metalli di transizione): tipicamente rame e mercurio. Anche lo ione ammonio (che non deriva da un metallo) dà un tipico spettro di emissione. Infine i metalli del blocco f (terre rare cioà lantanidi e attinidi) originano spettri in cui vi è una predominanza cromatica dell'emissione, ma solitamente si osserva una luce biancastra. Eccezione fanno il neodimio che emette nel violetto e il praseodimio che ha una debole luce verde-gialla.
Più aumenta il numero atomico, più complesso diventa lo spettro di emissione. Negli elementi leggeri lo spettro presenta delle righe, quando viene osservato con uno spettrometro, mentre per i metalli pesanti si osserva un elletto di somma delle righe e la comparsa di bande. In realtà, se lo spettrometro è molto sensibile (ha un buon reticolo di diffrazione e quindi risolve bene lo spettro) si osservano miriadi di righe addossate le une alle altre, ma che possono comunque essere distinte.
Se il numero delle righe è particolarmente abbondante in una data regione del visibile, prevale un colore sugli altri e la luce di emissione (e quindi della fiamma) appare colorata con quel colore.
Il saggio è semplicissimo.
Occorrono: un Bunsen, un filo di platino manicato, un po' di HCl conc. per lavare il filo tra un saggio e l'altro.
Solitamente si usano i cloruri dei metalli:
Li : fiamma scarlatta
Na: fiamma gialla
K: fiamma violetta
Rb e Cs : fiamma violetta, ma diversa da quella del K
Ca: arancio o meglio rosso screziato in giallo
Sr : rosso aranciato
Ba : verde
Cu : verde-blu con orlo giallo
Hg : azzurra, debole
NH4 : violetto debole, fugace
Altri colori si possono avere con alcuni accorgimenti (fiamma ossidante e fiamma riducente, in base alla regolazione del rapporto di flusso aria-gas), ma credo di avere già ammazzato di noia troppi utenti...


Un consiglio: è interessante imparare a risolvere semplici miscele di elementi osservandone la fiamma, magari aiutandosi con vetri al cromo (verdi) e al cobalto (blu), oppure, se le finanze lo consentono, ricorrere a uno spettroscopio tascabile che permette di vedere le righe di emissione (tipiche per ciascuno ione metallico leggero). Il costo dell'apparecchio è di circa 500 euro.

Cordialmente
*** Cercar di far bene e non di far molto. (A. L. Lavoisier) ***