Hvorfor er kobber sulfat blå?

March 15

Hvorfor er kobber sulfat blå?

Som mange transisjonsmetall komplekser, er kobber (II) sulfate pentahydrate fargerike; krystaller av denne vakre stoffet er en lys nyanse av blått. Fargen stammer fra kjemi og fysikk av komposisjonen - eller, mer spesifikt, typen obligasjoner danner sulfat ioner og vannmolekyler knyttet til kobber.

Orbitale

Elektroner utstilling bølge - partikkel-dualiteten, betyr at de har både bølge-lignende egenskaper og partikkel-lignende egenskaper. Virkemåten til et elektron i et atom er beskrevet av en bølge-lignende formel kalt en wavefunction. Kvadratet av wavefunction gir sannsynligheten for at elektronet vil bli funnet på noen ett bestemt punkt på enhver tid. Wavefunctions av elektroner i atomer kalles også atomic orbitale. Kjemikere navnet atomic orbitale ved hjelp av et tall til å angi hvilket energi orbital etterfulgt av et brev til angi orbital. For elementer i den fjerde perioden i periodesystemet eller over trenger du bare å fokusere på tre typer orbitale, nemlig s, p og d. For å få en følelse for form av disse orbitale, se koblingen i ressurser-delen.

Crystal feltet deling

Kobber ion i kobber (II) sulfate har mistet to elektroner, så det er 2 oppladet. Den har ni elektroner i ytterste energi nivå eller skall; disse såkalte Valenselektronene alle okkupere 3d orbitale. Vann og sulfate ioner tiltrekkes til den positive ladningen på kobber ion, så de tilnærming den og ordne rundt i en oktaedrisk konfigurasjon. Derfor to av kobber ion's fem 3d orbitale justere langs akser som sulfate ioner og vann molekyler tilnærming; siden elektroner i disse orbitale og elektroner i de molekyler/ionene begge har negativ ladning, frastøte de hverandre. Til slutt, da to av de fem 3d orbitalene har økt energi; Disse kalles det f.eks orbitale. De andre tre, derimot, har redusert energi og kalles t2g orbitale.

Absorpsjon av lys

Et foton lys blir absorbert av koordinering komplekset hvis den har en energi tilsvarende forskjellen mellom staten et elektron inntar nå og energien i en annen stat tilgjengelig til den. Følgelig kan kobber sulfat komplekset absorbere fotoner lys med energi tilsvarende forskjellen i energi t2g og f.eks orbitale. Som det skjer, tilsvarer forskjellen i energi for kobber sulfat komplekse aldersforskjellen i energi fotoner lys rød-oransje regionen av spekteret. Siden rødlig lett absorberes mens blått lys overføres, vises kobber sulfat blå.

Oppløses i vann

Når kobber sulfat oppløses i vann, distansere kobber og sulfate ioner. Nå danner kobber ion en oktaedrisk komplekset omgitt av seks molekyler av vann. Effekten er fortsatt veldig mye det samme, men fordi splittelsen mellom t2g orbitale og f.eks orbitale i dette nye komplekset er fortsatt slik at rødaktig-oransje lys er absorbert og du ser en blå-farget løsning.