Kolory metali przejściowych w roztworze wodnym

The metale przejściowe tworzą kolorowe jony, kompleksy i związki w roztworze wodnym. Charakterystyczne kolory są pomocne podczas wykonywania analiza jakościowa w celu określenia składu próbki. Kolory odzwierciedlają również interesującą chemię występującą w metalach przejściowych.

Metal przejściowy to taki, który tworzy stabilne jony, które nie zostały całkowicie wypełnione re orbitale. Według tej definicji technicznie nie wszystkie elementy bloku d układu okresowego są metalami przejściowymi. Na przykład cynk i skand nie są metalami przejściowymi w tej definicji, ponieważ Zn²⁺ ma pełny poziom d, podczas gdy Sc³⁺ nie ma elektronów.

Typowy metal przejściowy ma więcej niż jeden możliwy stopień utlenienia, ponieważ ma częściowo wypełniony orbital. Gdy metale przejściowe wiążą się z jeszcze jednym neutralnym lub ujemnie naładowanym niemetalicznym gatunkiem (ligandy) tworzą tzw. kompleksy metali przejściowych. Innym sposobem spojrzenia na jon złożony jest jon chemiczny z jonem metalu w centrum i innymi otaczającymi go jonami lub cząsteczkami. Ligand przyłącza się do jonu centralnego przez

Kiedy tworzy się kompleks, kształt oczodołu zmienia się, ponieważ niektóre są bliżej liganda niż inne: Niektóre orbitale przechodzą w wyższy poziom energii niż wcześniej, podczas gdy inne przechodzą w energię niższą stan. To tworzy lukę energetyczną. Elektrony mogą absorbować foton światła i przechodzić ze stanu niższej energii do stanu wyższego. Długość fali absorbowanego fotonu zależy od wielkości przerwy energetycznej. (Właśnie dlatego dzielenie orbitali s i p, gdy występuje, nie powoduje powstawania kolorowych kompleksów. Luki te absorbowałyby światło ultrafioletowe i nie wpływały na kolor w widmie widzialnym).

Niewchłonięte długości fali światła przechodzą przez kompleks. Część światła odbija się również od cząsteczki. Połączenie absorpcji, odbicia i transmisji skutkuje pozornymi kolorami kompleksów.

Różne elementy mogą wytwarzać od siebie różne kolory. Również różne ładunki jednego metalu przejściowego mogą powodować różne kolory. Kolejnym czynnikiem jest skład chemiczny ligandu. Ten sam ładunek na jonie metalu może wytwarzać inny kolor w zależności od wiązanego ligandu.

Kolory jonu metalu przejściowego zależą od jego warunków w roztworze chemicznym, ale niektóre kolory są dobrze znane (szczególnie jeśli bierzesz chemię AP):

Powiązanym zjawiskiem jest widmo emisyjne soli metali przejściowych, stosowane do ich identyfikacji w próba płomienia.