遷移金属イオンの色

遷移金属は、カラフルなイオン、錯体、および化合物を形成します。色は要素の特徴であり、それが水溶液であろうと水以外の溶媒であろうとです。色はサンプル組成の手がかりとなるため、定性分析に役立ちます。ここでは、水溶液中の遷移金属の色と、それらが発生する理由について説明します。

遷移金属が着色錯体を形成する理由

遷移金属は、d が満たされていないため、着色された溶液や化合物を形成します。 軌道。 d 軌道は縮退しています。言い換えれば、それらはすべて同じスペクトル信号に対応する同じエネルギーを持っています。遷移金属イオンが他の分子と錯体や化合物を形成すると、それらは着色します。遷移金属が 1 つ以上の中性または負に帯電した非金属 (配位子) に結合すると、錯体が形成されます。配位子は d の形を変えます 軌道。 d の一部 軌道は以前よりも高いエネルギーを獲得しますが、他の軌道はより低いエネルギー状態に移動します。これにより、エネルギーギャップが生じます。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 の分割の理由です と p 軌道は発生しますが、着色された複合体を生成しません。これらの隙間は紫外光を吸収し、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。たとえば、電子は赤色光を吸収し、より高いエネルギー準位に励起されることがあります。吸収されない光は反射される色なので、緑または青の色が見えます。

単一金属の複合体は、元素の酸化状態によって色が異なる場合があります。

すべての遷移金属が色を表示しない理由

しかし、すべての酸化状態が発色するわけではありません。 d が 0 または 10 の遷移金属イオン 電子は無色の溶液を形成します。

グループ内のすべての元素が色を表示するわけではないもう 1 つの理由は、それらがすべて技術的に遷移金属であるとは限らないことです。要素に不完全な d が必要な場合 軌道が遷移金属である場合、すべての d ブロック要素が遷移金属であるとは限りません。そのため、亜鉛とスカンジウムは厳密な定義では遷移金属ではありません。なぜなら、Zn には完全な d レベルがあり、Sc には d 電子がないからです。

水溶液中の遷移金属イオンの色

これは、水溶液中の一般的な遷移金属イオンの色の表です。これは、特に火炎試験などの他の診断ツールと組み合わせて、AP 化学および定性分析の補助として使用してください。

その他の遷移金属錯体の色

遷移金属錯体の色は、溶媒によって異なることがよくあります。錯体の色は配位子によって異なります。たとえば、Fe は水中では薄緑色ですが、濃水酸化物塩基溶液、炭酸塩溶液、またはアンモニア中では暗緑色の沈殿物を形成します。 Co は水中でピンク色の溶液を形成しますが、水酸化物塩基溶液では青緑色の沈殿物、アンモニアでは麦わら色の溶液、炭酸塩溶液ではピンク色の沈殿物になります。

ランタニド系列に属する元素も有色錯体を形成します。ランタニドは、内部遷移金属として、または単に遷移金属のサブクラスとしても知られています。ただし、着色された錯体は 4f 電子遷移によるものです。ランタニド錯体の色は配位子の性質による影響を受けず、遷移金属錯体に比べて淡い色です。

参考文献

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