Culorile metalelor de tranziție în soluție apoasă

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

Metale de tranziție și complexe colorate

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. Atunci când metalele de tranziție se leagă de o mai mare specie nonmetală neutră sau negativă (liganzi), acestea formează ceea ce se numește 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 legătură covalentă sau coordonată. Exemple de liganzi obișnuiți includ apă, ioni de clor și amoniac.

Gap energetic

Când se formează un complex, forma orbitalului d se schimbă, deoarece unii sunt mai apropiați 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 stare energetică mai mică. Aceasta formează un decalaj energetic. Electronii pot absorbi un foton de lumină și pot trece 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. (Iată de ce divizarea orbitalelor s și p, în timp ce apare, nu produce complexe colorate. Aceste goluri ar absorbi lumina ultravioletă și nu ar afecta culoarea în 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.

Metalele de tranziție pot avea mai mult de o culoare

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.

Culoarea Ioni metalici de tranziție în soluție apoasă

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):

Transition Metal Ion	Culoare
co2+	roz
cu2+	albastru verde
Fe2+	verde măslin
Ni2+	verde deschis
Fe3+	maro spre galben
CrO42-	portocale
Cr2O72-	galben
Ti3+	Violet
Cr3+	violet
Mn2+	roz pal
Zn2+	incolor

Un fenomen înrudit îl reprezintă spectrele de emisie ale sărurilor metalice de tranziție, utilizate pentru identificarea lor în testul cu flacără.