מעבר צבעי מתכת בתמיסה מימית

ה מתכות מעבר יוצרים יונים, קומפלקסים ותרכובות צבעוניות בתמיסה מימית. הצבעים האופייניים מועילים בעת ביצוע א ניתוח איכותי לזהות את ההרכב של הדגימה. הצבעים משקפים גם כימיה מעניינת המופיעה במתכות מעבר.

מתכת מעבר היא כזו שיוצרת יוני יציב שמילאו בצורה לא מלאה ד אורביטלים. לפי הגדרה זו, מבחינה טכנית לא כל אלמנטים החוסמים d של הטבלה המחזורית הם מתכות מעבר. לדוגמה, אבץ וסקנדיום אינם מתכות מעבר בהגדרה זו מכיוון ש- Zn²⁺ יש רמת d מלאה, בעוד ש- Sc³⁺ אין אלקטרונים ד.

למתכת מעבר טיפוסית יש יותר ממצב חמצון אפשרי אחד מכיוון שיש לו אורביטל d מלא בחלקו. כאשר מתכות מעבר נקשרות למין לא יותר מטאלי ניטרלי או טעון שלילי (ליגנדים), הם יוצרים מה שמכונה מתחמי מתכת מעבר. דרך נוספת להסתכל על יון מורכב היא כמין כימי שבמרכזו יון מתכתי ויונים או מולקולות אחרות המקיפות אותו. הליגנד מתחבר ליון המרכזי על ידי דאטיב קוולנטי או לתאם קשר. דוגמאות לליגנדים נפוצים כוללים מים, יוני כלוריד ואמוניה.

כאשר נוצר קומפלקס, צורת המסלול d משתנה מכיוון שחלקם קרובים יותר ליגנד מאשר אחרים: אורביטלים מסוימים עוברים למצב אנרגטי גבוה מבעבר, בעוד שאחרים עוברים לאנרגיה נמוכה יותר מדינה. זה יוצר פער אנרגיה. אלקטרונים יכולים לספוג פוטון של אור ולעבור ממצב אנרגיה נמוך יותר למצב גבוה יותר. אורך הגל של הפוטון שנספג תלוי בגודל פער האנרגיה. (זו הסיבה שהתפצלות של אורביטלים של s ו- p, בזמן שהיא מתרחשת, אינה מייצרת מתחמים צבעוניים. פערים אלו יספגו אור אולטרה סגול ולא ישפיעו על הצבע בספקטרום הנראה.)

אורכי גל שאינם סופגים עוברים במתחם. קצת אור משתקף גם הוא חזרה ממולקולה. השילוב בין קליטה, השתקפות והעברה מביא לצבעים המופיעים לכאורה של המתחמים.

אלמנטים שונים עשויים לייצר צבעים שונים זה מזה. כמו כן, מטענים שונים של מתכת מעבר אחת יכולים לגרום לצבעים שונים. גורם נוסף הוא ההרכב הכימי של הליגנד. מטען זהה על יון מתכת עשוי לייצר צבע שונה בהתאם לליגנד שהוא נקשר.

הצבעים של יון מתכת-מעבר תלויים בתנאיו בפתרון כימי, אך ישנם צבעים שכדאי לדעת (במיוחד אם אתה לוקח AP כימיה):

תופעה קשורה היא ספקטרום הפליטה של ​​מלחי מתכת מעבר, המשמשים לזיהוים ב מבחן להבה.