水溶液中の遷移金属の色
ハインリッヒ・ヴァン・デン・バーグ/ゲッティイメージズ
の 遷移金属 水溶液中で着色イオン、複合体、および化合物を形成します。特徴的な色は、定性分析サンプルの組成を特定します。色はまた、遷移金属で発生する興味深い化学を反映しています。
遷移金属と着色錯体
遷移金属は、不完全に満たされた安定したイオンを形成するものです d 軌道。この定義により、技術的には、周期表の d ブロック元素のすべてが遷移金属であるわけではありません。たとえば、亜鉛とスカンジウムは、この定義では遷移金属ではありません。2+完全な d レベルを持っていますが、Sc3+d電子はありません。
典型的な遷移金属には、部分的に満たされた d 軌道があるため、複数の可能な酸化状態があります。遷移金属がもう 1 つの中性または負に帯電した非金属種に結合すると ( リガンド )、それらは遷移金属錯体と呼ばれるものを形成します。錯イオンは、中心に金属イオンがあり、それを取り囲む他のイオンまたは分子を持つ化学種と見なすこともできます。配位子は、 与格 共有結合または 配位結合 .一般的な配位子の例には、水、塩化物イオン、およびアンモニアが含まれます。
エネルギーギャップ
複合体が形成されると、d 軌道の形状が変化します。これは、一部が他のものより配位子に近いためです。一部の d 軌道は以前よりも高いエネルギー状態に移動し、他のものはより低いエネルギー状態に移動します。これがエネルギーギャップを形成します。電子は光の光子を吸収し、より低いエネルギー状態からより高い状態に移動することができます。吸収される光子の波長は、エネルギーギャップの大きさに依存します。 (これが、s 軌道と p 軌道の分割が発生している間、色付きの複合体を生成しない理由です。これらのギャップは紫外光を吸収し、可視スペクトルの色には影響しません。)
光の吸収されない波長は複合体を通過します。一部の光も分子から反射されます。吸収、反射、および透過の組み合わせにより、複合体の見かけの色が生じます。
遷移金属には複数の色がある場合があります
異なる要素は、互いに異なる色を生成する場合があります。また、1 つの遷移金属の電荷が異なると、色が異なる場合があります。別の要因は、配位子の化学組成です。金属イオンの同じ電荷は、結合する配位子に応じて異なる色を生成する場合があります。
水溶液中の遷移金属イオンの色
遷移金属イオンの色は、化学溶液の状態によって異なりますが、いくつかの色を知っておくとよいでしょう (特に AP 化学を受講している場合)。
遷移金属イオン | 色 |
コ2+ | ピンク |
と2+ | 青緑 |
信仰2+ | オリーブグリーン |
の2+ | 明るい緑色 |
信仰3+ | 茶色から黄色 |
クロ42- | オレンジ |
クロム2〇72- | 黄色 |
の3+ | 紫の |
クロム3+ | バイオレット |
マン2+ | 淡いピンク |
亜鉛2+ | 無色 |
関連する現象は、遷移金属塩の発光スペクトルであり、それらを識別するために使用されます。炎テスト。