Màu kim loại chuyển tiếp trong dung dịch nước

Các kim loại chuyển tiếp tạo thành các ion, phức chất và hợp chất có màu trong dung dịch nước. Màu đặc trưng rất hữu ích khi thực hiện phân tích định tính để xác định thành phần của mẫu. Màu sắc cũng phản ánh một số chất hóa học thú vị xảy ra trong các kim loại chuyển tiếp.

Kim loại chuyển tiếp và phức hợp màu

Kim loại chuyển tiếp là kim loại tạo thành các ion ổn định có quỹ đạo d không hoàn chỉnh . Theo định nghĩa này, về mặt kỹ thuật, không phải tất cả các nguyên tố trong khối d của bảng tuần hoàn đều là kim loại chuyển tiếp. Ví dụ, kẽm và scandium không phải là kim loại chuyển tiếp theo định nghĩa này vì Zn ²⁺ có mức d đầy đủ, trong khi Sc ³⁺ không có điện tử d.

Một kim loại chuyển tiếp điển hình có thể có nhiều hơn một trạng thái oxi hóa vì nó có quỹ đạo d được lấp đầy một phần. Khi các kim loại chuyển tiếp liên kết với một loại phi kim trung tính hoặc tích điện âm hơn ( phối tử ), chúng tạo thành cái gọi là phức kim loại chuyển tiếp. Một cách khác để xem xét một ion phức tạp là một loại hóa chất có ion kim loại ở trung tâm và các ion hoặc phân tử khác bao quanh nó. Phối tử được gắn vào ion trung tâm bằng liên kết cộng hóa trị lặn hoặc liên kết tọa độ . Ví dụ về các phối tử phổ biến bao gồm nước, ion clorua và amoniac.

khoảng cách quyền lực

Khi một phức hợp được hình thành, hình dạng của quỹ đạo d thay đổi vì một số quỹ đạo gần với phối tử hơn những quỹ đạo khác: một số quỹ đạo d chuyển sang trạng thái năng lượng cao hơn trước, trong khi những quỹ đạo khác chuyển sang trạng thái năng lượng thấp hơn. Điều này tạo thành một khoảng cách năng lượng. Các electron có thể hấp thụ một photon ánh sáng và chuyển từ trạng thái năng lượng thấp hơn sang trạng thái cao hơn. Bước sóng của photon được hấp thụ phụ thuộc vào độ lớn của khe năng lượng. (Đây là lý do tại sao sự phân tách của các quỹ đạo s và p, trong khi nó xảy ra, không tạo ra các phức chất có màu. Những khoảng trống đó sẽ hấp thụ ánh sáng cực tím và không ảnh hưởng đến màu sắc trong quang phổ khả kiến.)

Các bước sóng ánh sáng không bị hấp thụ đi qua một phức hợp. Một số ánh sáng cũng được phản xạ từ một phân tử. Sự kết hợp giữa hấp thụ, phản xạ và truyền dẫn dẫn đến màu sắc rõ ràng của các phức chất.

Kim loại chuyển tiếp có thể có nhiều màu

Các yếu tố khác nhau có thể tạo ra các màu khác nhau. Ngoài ra, các điện tích khác nhau của kim loại chuyển tiếp có thể dẫn đến các màu khác nhau. Một yếu tố khác là thành phần hóa học của phối tử. Cùng một điện tích trên một ion kim loại có thể tạo ra một màu khác nhau tùy thuộc vào phối tử mà nó liên kết với.

Màu của các ion kim loại chuyển tiếp trong dung dịch nước

Màu của ion kim loại chuyển tiếp phụ thuộc vào điều kiện của nó trong dung dịch hóa học, nhưng bạn nên biết một vài màu (đặc biệt nếu bạn đang học Hóa học AP):