Μεταβατικά μεταλλικά χρώματα σε υδατικό διάλυμα

ο μέταλλα μετάβασης σχηματίζουν χρωματιστά ιόντα, σύμπλοκα και ενώσεις σε υδατικό διάλυμα. Τα χαρακτηριστικά χρώματα είναι χρήσιμα κατά την εκτέλεση α ποιοτική ανάλυση για να προσδιορίσει τη σύνθεση ενός δείγματος. Τα χρώματα αντανακλούν επίσης ενδιαφέρουσα χημεία που εμφανίζεται στα μεταβατικά μέταλλα.

Ένα μεταβατικό μέταλλο είναι ένα που σχηματίζει σταθερά ιόντα που έχουν γεμίσει εντελώς ρε τροχιακά. Με αυτόν τον ορισμό, τεχνικά δεν είναι όλα τα στοιχεία μπλοκ d του περιοδικού πίνακα είναι μέταλλα μετάβασης. Για παράδειγμα, ο ψευδάργυρος και το σκάνδιο δεν είναι μέταλλα μετάβασης από αυτόν τον ορισμό, επειδή το Zn²⁺ έχει πλήρες επίπεδο d, ενώ το Sc³⁺ δεν έχει d ηλεκτρόνια.

Ένα τυπικό μέταλλο μετάπτωσης έχει περισσότερες από μία πιθανές καταστάσεις οξείδωσης επειδή έχει ένα μερικώς γεμισμένο d τροχιακό. Όταν τα μέταλλα μετάβασης συνδέονται με ένα ακόμη ουδέτερο ή αρνητικά φορτισμένο μη μέταλλο είδος (προσδέματα, σχηματίζουν αυτά που ονομάζονται μεταβατικά σύμπλοκα μετάλλων. Ένας άλλος τρόπος να δούμε ένα σύνθετο ιόν είναι ως χημικό είδος με μεταλλικό ιόν στο κέντρο και άλλα ιόντα ή μόρια που το περιβάλλουν. Το πρόσδεμα προσκολλάται στο κεντρικό ιόν από

Όταν σχηματίζεται ένα σύμπλοκο, το σχήμα του τροχιακού d αλλάζει επειδή μερικά είναι πιο κοντά στο πρόσδεμα Άλλοι: Μερικά d τροχιακά κινούνται σε υψηλότερη ενεργειακή κατάσταση από πριν, ενώ άλλα κινούνται σε χαμηλότερη ενέργεια κατάσταση. Αυτό δημιουργεί ένα ενεργειακό κενό. Τα ηλεκτρόνια μπορούν να απορροφήσουν ένα φωτόνιο και να μετακινηθούν από χαμηλότερη ενεργειακή κατάσταση σε υψηλότερη κατάσταση. Το μήκος κύματος του φωτονίου που απορροφάται εξαρτάται από το μέγεθος του ενεργειακού κενού. (Αυτός είναι ο λόγος που ο διαχωρισμός των τροχιακών s και p, ενώ συμβαίνει, δεν παράγει χρωματιστά σύμπλοκα. Αυτά τα κενά απορροφούν το υπεριώδες φως και δεν επηρεάζουν το χρώμα στο ορατό φάσμα.)

Μη απορροφημένα μήκη κύματος φωτός περνούν μέσα από ένα συγκρότημα. Κάποιο φως αντανακλάται επίσης πίσω από ένα μόριο. Ο συνδυασμός απορρόφησης, ανάκλασης και μετάδοσης οδηγεί στα εμφανή χρώματα των συμπλοκών.

Διαφορετικά στοιχεία μπορεί να παράγουν διαφορετικά χρώματα το ένα από το άλλο. Επίσης, διαφορετικά φορτία ενός μεταβατικού μετάλλου μπορούν να οδηγήσουν σε διαφορετικά χρώματα. Ένας άλλος παράγοντας είναι η χημική σύνθεση του υποκαταστάτη. Το ίδιο φορτίο σε ένα μεταλλικό ιόν μπορεί να παράγει διαφορετικό χρώμα ανάλογα με το πρόσδεμα που δεσμεύει.

Τα χρώματα ενός μεταλλικού ιόντος μετάβασης εξαρτώνται από τις συνθήκες του σε μια χημική λύση, αλλά μερικά χρώματα είναι καλά γνωστά (ειδικά εάν παίρνετε AP Chemistry):

Ένα σχετικό φαινόμενο είναι τα φάσματα εκπομπών μεταβατικών αλάτων μετάλλων, που χρησιμοποιούνται για την αναγνώρισή τους στο δοκιμή φλόγας.