Overgangsmetallfarger i vandig løsning
Heinrich van den Berg / Getty Images
De overgangsmetaller danner fargede ioner, komplekser og forbindelser i vandig løsning. De karakteristiske fargene er nyttige når du utfører enkvalitativ analysefor å identifisere sammensetningen av en prøve. Fargene gjenspeiler også interessant kjemi som forekommer i overgangsmetaller.
Overgangsmetaller og fargede komplekser
Et overgangsmetall er et som danner stabile ioner som er ufullstendig fylt d orbitaler. Ved denne definisjonen er teknisk sett ikke alle d-blokkelementene i det periodiske systemet overgangsmetaller. For eksempel er sink og skandium ikke overgangsmetaller etter denne definisjonen fordi Zn2+har fullt d-nivå, mens Sc3+har ingen d-elektroner.
Et typisk overgangsmetall har mer enn én mulig oksidasjonstilstand fordi det har en delvis fylt d-orbital. Når overgangsmetaller binder seg til en mer nøytral eller negativt ladet ikke-metallart ( ligander ), danner de det som kalles overgangsmetallkomplekser. En annen måte å se på et komplekst ion er som en kjemisk art med et metallion i sentrum og andre ioner eller molekyler som omgir det. Liganden fester seg til det sentrale ion ved dativ kovalent eller koordinere bånd . Eksempler på vanlige ligander inkluderer vann, kloridioner og ammoniakk.
Energigap
Når et kompleks dannes, endres formen på d-orbitalen fordi noen er nærmere liganden enn andre: Noen d-orbitaler beveger seg inn i en høyere energitilstand enn før, mens andre beveger seg til en lavere energitilstand. Dette danner et energigap. Elektroner kan absorbere et foton av lys og bevege seg fra en lavere energitilstand til en høyere tilstand. Bølgelengden til fotonet som absorberes avhenger av størrelsen på energigapet. (Dette er grunnen til at splitting av s- og p-orbitaler, mens det skjer, ikke produserer fargede komplekser. Disse hullene vil absorbere ultrafiolett lys og ikke påvirke fargen i det synlige spekteret.)
Uabsorberte bølgelengder av lys passerer gjennom et kompleks. Noe lys reflekteres også tilbake fra et molekyl. Kombinasjonen av absorpsjon, refleksjon og transmisjon resulterer i de tilsynelatende fargene til kompleksene.
Overgangsmetaller kan ha mer enn én farge
Ulike elementer kan produsere forskjellige farger fra hverandre. Dessuten kan forskjellige ladninger av ett overgangsmetall resultere i forskjellige farger. En annen faktor er den kjemiske sammensetningen av liganden. Den samme ladningen på et metallion kan gi en annen farge avhengig av liganden den binder.
Farge på overgangsmetallioner i vandig løsning
Fargene til et overgangsmetallion avhenger av forholdene i en kjemisk løsning, men noen farger er gode å vite (spesielt hvis du tar AP Chemistry):
Overgangsmetallion | Farge |
Co2+ | rosa |
Med2+ | blå grønn |
Tro2+ | olivengrønn |
I2+ | lysegrønn |
Tro3+ | brun til gul |
CrO4to- | oransje |
CrtoO7to- | gul |
Av3+ | lilla |
Cr3+ | fiolett |
Mn2+ | blek rosa |
Zn2+ | fargeløs |
Et beslektet fenomen er utslippsspektrene til overgangsmetallsalter, brukt til å identifisere dem iflammetest.