Pārejas metālu krāsas ūdens šķīdumā

pārejas metāli veido krāsainus jonus, kompleksus un savienojumus ūdens šķīdumā. Raksturīgās krāsas ir noderīgas, veicot kvalitatīvā analīze noteikt parauga sastāvu. Krāsas atspoguļo arī interesantu ķīmiju, kas rodas pārejas metālos.

Pārejas metāls veido stabilus jonus, kas ir nepilnīgi piepildīti d orbitāles. Pēc šīs definīcijas tehniski ne visi periodiskās tabulas d bloku elementi ir pārejas metāli. Piemēram, cinks un skandijs pēc šīs definīcijas nav pārejas metāli, jo Zn²⁺ ir pilns d līmenis, savukārt Sc³⁺ nav d elektronu.

Tipiskam pārejas metālam ir vairāk nekā viens iespējamais oksidācijas stāvoklis, jo tam ir daļēji piepildīta orbitāle. Kad pārejas metāli savienojas ar vēl vienu neitrālu vai negatīvi lādētu nemetāla sugu (ligandi), tie veido tā sauktos pārejas metāla kompleksus. Vēl viens veids, kā aplūkot sarežģītu jonu, ir ķīmiska suga, kuras centrā ir metāla jons un apkārtējie joni vai molekulas. Ligands pie centrālā jona piestiprinās dative kovalents vai koordinātu saite. Parasto ligandu piemēri ir ūdens, hlorīda joni un amonjaks.

Kad veidojas komplekss, mainās d orbītas forma, jo daži ir tuvāk ligandam nekā citi: Daži d orbitāli pārvietojas augstākas enerģijas stāvoklī nekā iepriekš, savukārt citi pārvietojas uz zemāku enerģiju Valsts. Tas veido enerģijas trūkumu. Elektroni var absorbēt gaismas fotonu un pāriet no zemākas enerģijas stāvokļa uz augstāku stāvokli. Absorbētā fotona viļņa garums ir atkarīgs no enerģijas spraugas lieluma. (Tāpēc s un p orbitāļu sadalīšana, kamēr tā notiek, nerada krāsainus kompleksus. Šīs spraugas absorbētu ultravioleto gaismu un neietekmētu krāsu redzamajā spektrā.)

Neizņemti gaismas viļņu garumi iziet cauri kompleksam. Neliela gaisma tiek atstarota arī no molekulas. Absorbcijas, refleksijas un transmisijas kombinācija rada redzamās kompleksu krāsas.

Dažādi elementi var radīt atšķirīgas krāsas viena no otras. Arī dažādas pārejas metāla lādītes var izraisīt dažādas krāsas. Vēl viens faktors ir ligandu ķīmiskais sastāvs. Tas pats lādiņš metāla jonam var radīt atšķirīgu krāsu atkarībā no ligamenta, ar kuru tas saistās.

Pārejas metāla jonu krāsas ir atkarīgas no tā apstākļiem ķīmiskajā šķīdumā, taču dažas krāsas ir labi zināt (īpaši, ja lietojat AP Ķīmija):

Saistīta parādība ir pārejas metālu sāļu emisijas spektri, ko izmanto, lai tos identificētu liesmas pārbaude.