Siirtymämetallivärit vesiliuoksessa

siirtymämetallit muodostavat värilliset ionit, kompleksit ja yhdisteet vesiliuoksessa. Tyypilliset värit ovat hyödyllisiä suoritettaessa laadullinen analyysi näytteen koostumuksen tunnistamiseksi. Värit heijastavat myös mielenkiintoista kemiaa, jota esiintyy siirtymämetalleissa.

Siirtymämetalli on sellainen, joka muodostaa pysyviä ioneja, jotka ovat täyttyneet puutteellisesti d orbitaalien. Tällä määritelmällä teknisesti kaikki jaksollisen taulukon d-lohkoelementit eivät ole siirtymämetalleja. Esimerkiksi sinkki ja skandium eivät ole tämän määritelmän mukaisia ​​siirtymämetalleja, koska Zn²⁺ on täysi d-taso, kun taas Sc³⁺ ei ole d elektronia.

Tyypillisellä siirtymämetallilla on useampi kuin yksi mahdollinen hapetustila, koska sillä on osittain täytetty d-kiertorata. Kun siirtymämetallit sitoutuvat vielä yhteen neutraaliin tai negatiivisesti varautuneeseen ei-metallisiin lajeihin (ligandit), ne muodostavat ns. siirtymämetallikomplekseja. Toinen tapa tarkastella kompleksi-ionia on kemiallinen laji, jonka keskellä on metalli-ioni ja sitä ympäröivät muut ionit tai molekyylit. Ligandi kiinnittyy keskusioniin

Kun kompleksi muodostuu, d-kiertoradan muoto muuttuu, koska jotkut ovat ligandia lähempänä kuin muut: Jotkut d-kiertoradat siirtyvät korkeampaan energiatilaan kuin ennen, kun taas toiset siirtyvät matalampaan energiaan osavaltio. Tämä muodostaa energiakuilun. Elektronit voivat absorboida valon fotonia ja siirtyä pienemmästä energiatilasta korkeampaan tilaan. Imeytyvän fotonin aallonpituus riippuu energiavälin koosta. (Siksi s- ja p-orbitaalien jakaminen, vaikka se tapahtuu, ei tuota värillisiä komplekseja. Nämä raot absorboivat ultraviolettivaloa eivätkä vaikuta näkyvän spektrin väriin.)

Imeytymättömät valon aallonpituudet kulkevat kompleksin läpi. Jonkin verran valoa heijastuu myös takaisin molekyylistä. Imeytymisen, heijastuksen ja läpäisyn yhdistelmä johtaa kompleksien näkyviin väreihin.

Eri elementit voivat tuottaa erilaisia ​​värejä toisistaan. Myös yhden siirtymämetallin eri varaukset voivat johtaa eri väreihin. Toinen tekijä on ligandin kemiallinen koostumus. Sama metalli-ionin varaus voi tuottaa eri värin riippuen ligandista, jota se sitoo.

Siirtymämetalli-ionin värit riippuvat sen olosuhteista kemiallisessa liuoksessa, mutta joitain värejä on hyvä tietää (varsinkin jos käytät AP-kemiaa):

Tähän liittyvä ilmiö on siirtymämetallisuolojen emissiospektrit, joita käytetään niiden tunnistamiseen liekin testi.