Преходни метални цветове във воден разтвор

Най- преходни метали образуват цветни йони, комплекси и съединения във воден разтвор. Характерните цветове са полезни при изпълнение на a качествен анализ за идентифициране на състава на проба. Цветовете също отразяват интересна химия, която се среща в преходните метали.

Преходният метал е този, който образува стабилни йони, които са пълни непълно д орбитали. По тази дефиниция технически не всички блокови елементи d на периодичната таблица са преходни метали. Например, цинкът и скандият не са преходни метали по това определение, защото Zn²⁺ има пълно d ниво, докато Sc³⁺ няма d електрони.

Типичният преходен метал има повече от едно възможно окислително състояние, тъй като има частично запълнена d орбитала. Когато преходните метали се свързват с още един неутрален или отрицателно зареден неметален вид (лиганди), те образуват така наречените комплекси с преходен метал. Друг начин да разгледате сложен йон е като химичен вид с метален йон в центъра и други йони или молекули, които го заобикалят. Лигандът се свързва с централния йон от

Когато се образува комплекс, формата на d орбитата се променя, защото някои са по-близо до лиганда от други: Някои d орбитали преминават в по-високо енергийно състояние от преди, докато други преминават към по-ниска енергия състояние. Това образува енергийна пропаст. Електроните могат да абсорбират фотон светлина и да преминат от състояние с по-ниска енергия във по-високо състояние. Дължината на вълната на фотона, който се абсорбира, зависи от размера на енергийната пропаст. (Ето защо разделянето на s и p орбитали, докато то се случва, не произвежда цветни комплекси. Тези пропуски биха абсорбирали ултравиолетова светлина и не влияят на цвета във видимия спектър.)

Неабсорбирани дължини на вълната светлина преминават през комплекс. Някаква светлина също се отразява обратно от молекула. Комбинацията от абсорбция, отражение и предаване води до видимите цветове на комплексите.

Различните елементи могат да произвеждат различни цветове един от друг. Също така, различни заряди на един преходен метал могат да доведат до различни цветове. Друг фактор е химичният състав на лиганда. Едно и също зареждане на метален йон може да произведе различен цвят в зависимост от лиганда, който свързва.

Цветовете на преходния йон на метала зависят от условията му в химически разтвор, но някои цветове е добре да знаете (особено ако приемате AP Chemistry):

Свързано явление са емисионните спектри на солите на преходните метали, използвани за идентифицирането им в тест за пламък.