Цвета переходного металла в водном растворе

переходные металлы образуют окрашенные ионы, комплексы и соединения в водном растворе. Характерные цвета полезны при выполнении качественный анализ определить состав образца. Цвета также отражают интересную химию, которая встречается в переходных металлах.

Переходный металл - это тот, который образует стабильные ионы, которые не полностью заполнены d орбитали. По этому определению технически не все элементы d блока периодической таблицы являются переходными металлами. Например, цинк и скандий не являются переходными металлами по этому определению, потому что Zn²⁺ имеет полный уровень D, в то время как Sc³⁺ не имеет d электронов.

Типичный переходный металл имеет более одного возможного состояния окисления, поскольку он имеет частично заполненную орбиталь. Когда переходные металлы связываются с еще одним нейтральным или отрицательно заряженным неметаллическим видом (лиганды), они образуют так называемые комплексы переходных металлов. Другой способ взглянуть на сложный ион - это химический элемент, в центре которого находится ион металла и другие ионы или молекулы. Лиганд присоединяется к центральному иону

Когда комплекс образуется, форма орбитали изменяется, потому что некоторые находятся ближе к лиганду, чем другие: некоторые d-орбитали переходят в более высокое энергетическое состояние, чем раньше, в то время как другие переходят в более низкую энергию штат. Это образует энергетический разрыв. Электроны могут поглощать фотон света и переходить из более низкого энергетического состояния в более высокое состояние. Длина волны поглощаемого фотона зависит от размера запрещенной зоны. (Вот почему расщепление s и p-орбиталей, пока оно происходит, не дает цветных комплексов. Эти зазоры поглощают ультрафиолетовый свет и не влияют на цвет в видимом спектре.)

Непоглощенные световые волны проходят через комплекс. Некоторый свет также отражается от молекулы. Комбинация поглощения, отражения и пропускания приводит к видимым цветам комплексов.

Разные элементы могут создавать разные цвета друг от друга. Кроме того, разные заряды одного переходного металла могут привести к разным цветам. Другим фактором является химический состав лиганда. Один и тот же заряд на ионе металла может давать различный цвет в зависимости от лиганда, который он связывает.

Цвета иона переходного металла зависят от его условий в химическом растворе, но некоторые цвета полезно знать (особенно если вы принимаете AP Chemistry):

Связанное явление - это спектры излучения солей переходных металлов, используемые для их идентификации в испытание на пламя.