Culorile metalelor de tranziție în soluție apoasă

metale de tranziție formează ioni colorați, complexe și compuși într-o soluție apoasă. Culorile caracteristice sunt utile atunci când efectuați o analiza calitativa pentru a identifica compoziția unui eșantion. Culorile reflectă, de asemenea, chimia interesantă care apare în metale de tranziție.

Un metal de tranziție este unul care formează ioni stabili care s-au umplut complet d orbitali. Prin această definiție, tehnic nu toate elementele blocului d din tabelul periodic sunt metale de tranziție. De exemplu, zincul și scandiul nu sunt metale de tranziție prin această definiție, deoarece Zn²⁺ are un nivel d complet, în timp ce Sc³⁺ nu are electroni d.

Un metal tipic de tranziție are mai mult de o posibilă stare de oxidare, deoarece are un orbital d parțial umplut. Când metalele de tranziție se leagă de o altă specie nemetală neutră sau încărcată negativ (liganzi), formează ceea ce se numesc complexe de metale de tranziție. Un alt mod de a privi un ion complex este ca o specie chimică cu un ion metalic în centru și alți ioni sau molecule care îl înconjoară. Ligandul se atașează de ionul central prin

Când se formează un complex, forma orbitalului d se schimbă deoarece unele sunt mai apropiate de ligand decât alții: Unii d orbitali se deplasează într-o stare energetică mai mare decât înainte, în timp ce alții se deplasează la o energie mai mică stat. Aceasta formează un decalaj energetic. Electronii pot absorbi un foton de lumină și se pot deplasa dintr-o stare de energie mai mică într-o stare superioară. Lungimea de undă a fotonului care este absorbit depinde de dimensiunea decalajului de energie. (De aceea, împărțirea orbitalelor s și p, în timp ce apare, nu produce complexe colorate. Aceste goluri ar absorbi lumina ultravioletă și nu ar afecta culoarea din spectrul vizibil.)

Lungimile de undă neabsorbite ale luminii trec printr-un complex. O oarecare lumină este reflectată și de la o moleculă. Combinația de absorbție, reflecție și transmisie are ca rezultat culorile aparente ale complexelor.

Diferite elemente pot produce culori diferite unele de altele. De asemenea, diferite sarcini ale unui singur metal de tranziție pot duce la culori diferite. Un alt factor este compoziția chimică a ligandului. Aceeași încărcare pe un ion metalic poate produce o culoare diferită în funcție de ligandul de care se leagă.

Culorile unui ion metal de tranziție depind de condițiile sale într-o soluție chimică, dar unele culori sunt bune de știut (mai ales dacă luați AP Chemistry):

Un fenomen înrudit îl reprezintă spectrele de emisie de săruri de metale de tranziție, utilizate pentru a le identifica în test de flacără