Kolory metali przejściowych w roztworze wodnym
Heinrich van den Berg / Getty Images
The metale przejściowe tworzą barwne jony, kompleksy i związki w roztworze wodnym. Charakterystyczne kolory są pomocne przy wykonywaniuanaliza jakościowado identyfikacji składu próbki. Kolory odzwierciedlają również ciekawą chemię występującą w metalach przejściowych.
Metale przejściowe i kolorowe kompleksy
Metal przejściowy to taki, który tworzy stabilne jony, które nie są całkowicie wypełnione d orbitale. Zgodnie z tą definicją, technicznie nie wszystkie elementy bloku d układu okresowego są metalami przejściowymi. Na przykład cynk i skand nie są metalami przejściowymi według tej definicji, ponieważ Zn2+ma pełny poziom d, podczas gdy Sc3+nie ma d elektronów.
Typowy metal przejściowy ma więcej niż jeden możliwy stan utlenienia, ponieważ ma częściowo wypełniony orbital d. Gdy metale przejściowe wiążą się z jeszcze jednym neutralnym lub ujemnie naładowanym gatunkiem niemetalicznym ( ligandy ), tworzą one tak zwane kompleksy metali przejściowych. Innym sposobem spojrzenia na złożony jon jest rodzaj chemiczny z jonem metalu w środku i innymi jonami lub cząsteczkami otaczającymi go. Ligand przyłącza się do centralnego jonu przez celownik kowalencyjny lub wiązanie koordynacyjne . Przykłady powszechnych ligandów obejmują wodę, jony chlorkowe i amoniak.
Przerwa energetyczna
Kiedy formuje się kompleks, zmienia się kształt orbitali d, ponieważ niektóre są bliżej ligandu niż inne: niektóre orbitale d przechodzą do stanu o wyższej energii niż wcześniej, podczas gdy inne przechodzą do stanu o niższej energii. To tworzy lukę energetyczną. Elektrony mogą pochłaniać foton światła i przechodzić z niższego stanu energetycznego do stanu wyższego. Długość fali pochłanianego fotonu zależy od wielkości przerwy energetycznej. (Dlatego rozszczepienie orbitali s i p, gdy zachodzi, nie tworzy barwnych kompleksów. Te przerwy pochłaniałyby światło ultrafioletowe i nie wpływały na kolor w widmie widzialnym.)
Niewchłonięte fale światła przechodzą przez kompleks. Część światła odbija się również z powrotem od cząsteczki. Połączenie absorpcji, odbicia i transmisji daje w efekcie widoczne kolory kompleksów.
Metale przejściowe mogą mieć więcej niż jeden kolor
Różne elementy mogą dawać od siebie różne kolory. Ponadto różne ładunki jednego metalu przejściowego mogą powodować różne kolory. Kolejnym czynnikiem jest skład chemiczny liganda. Ten sam ładunek jonu metalu może dawać inny kolor w zależności od wiązanego ligandu.
Kolor jonów metali przejściowych w roztworze wodnym
Kolory jonu metalu przejściowego zależą od jego warunków w roztworze chemicznym, ale niektóre kolory warto znać (zwłaszcza, jeśli bierzesz chemię AP):
Jony metalu przejściowego | Kolor |
Współ2+ | różowy |
Z2+ | niebieski zielony |
Wiara2+ | Zielona oliwka |
W2+ | jasno zielony |
Wiara3+ | brązowy do żółtego |
CrO4dwa- | Pomarańczowy |
CrdwaO7dwa- | żółty |
Z3+ | fioletowy |
Cr3+ | fioletowy |
Mn2+ | blady różowy |
Zn2+ | bezbarwny |
Pokrewnym zjawiskiem są widma emisyjne soli metali przejściowych, wykorzystywane do ich identyfikacji wtest płomienia.