Övergångsmetallfärger i vattenlösning

De övergångsmetaller bilda färgade joner, komplex och föreningar i vattenlösning. De karakteristiska färgerna är användbara när du utför a kvalitativ analys för att identifiera sammansättningen av ett prov. Färgerna återspeglar också intressant kemi som förekommer i övergångsmetaller.

En övergångsmetall är en som bildar stabila joner som ofullständigt har fyllts d orbitaler. Enligt denna definition är tekniskt inte alla d-blockelementen i det periodiska systemet övergångsmetaller. Till exempel är zink och skandium inte övergångsmetaller enligt denna definition eftersom Zn²⁺ har en full d-nivå, medan Sc³⁺ har inga d-elektroner.

En typisk övergångsmetall har mer än ett möjligt oxidationstillstånd eftersom den har en delvis fylld d orbital. När övergångsmetaller binds till en mer neutral eller negativt laddad icke-metallart (ligander), de bildar vad som kallas övergångsmetallkomplex. Ett annat sätt att titta på en komplex jon är som en kemisk art med en metalljon i mitten och andra joner eller molekyler som omger den. Liganden fäster vid den centrala jonen med

När ett komplex bildas förändras d-banans form eftersom vissa är närmare liganden än andra: Vissa orbitaler rör sig till ett högre energitillstånd än tidigare, medan andra flyttar till en lägre energi stat. Detta bildar ett energigap. Elektroner kan absorbera en foton av ljus och flytta från ett lägre energitillstånd till ett högre tillstånd. Våglängden för fotonen som absorberas beror på storleken på energigapet. (Detta är anledningen till att splittring av s och p-orbitaler, medan det inträffar, inte ger färgade komplex. Dessa luckor skulle absorbera ultraviolett ljus och inte påverka färgen i det synliga spektrumet.)

Oabsorberade våglängder för ljus passerar genom ett komplex. Viss ljus reflekteras också tillbaka från en molekyl. Kombinationen av absorption, reflektion och transmission resulterar i de synliga färgerna på komplexen.

Olika element kan producera olika färger från varandra. Olika laddningar av en övergångsmetall kan också resultera i olika färger. En annan faktor är den kemiska sammansättningen av liganden. Samma laddning på en metalljon kan ge en annan färg beroende på liganden den binder.

Färgerna på en övergångsmetalljon beror på dess förhållanden i en kemisk lösning, men vissa färger är bra att veta (särskilt om du tar AP-kemi):

Ett relaterat fenomen är emissionsspektra för övergångsmetallsalter, som används för att identifiera dem i lågtest.