Wie viele Übergangsmetallkomplexe ist Kupfer (II) sulfatpentahydrat hell gefärbt. kristalle dieser schönen substanz sind blassblau. Seine Farbe ergibt sich aus der Chemie und Physik seiner Zusammensetzung - genauer gesagt aus der Art der Bindungen, die es mit den an das Kupfer gebundenen Sulfationen und Wassermolekülen eingeht.
Kupfersulfatpentahydrat hat eine schöne durchscheinende blaue Farbe.Orbitale
Elektronen weisen eine Welle-Teilchen-Dualität auf, was bedeutet, dass sie sowohl wellenartige Eigenschaften als auch partikelartige Eigenschaften haben. Das Verhalten eines Elektrons in einem Atom wird durch eine wellenartige Gleichung beschrieben, die als Wellenfunktion bezeichnet wird. Das Quadrat der Wellenfunktion gibt die Wahrscheinlichkeit an, dass das Elektron zu einem bestimmten Zeitpunkt an einem bestimmten Punkt gefunden wird. Die Wellenfunktionen von Elektronen in Atomen werden auch als Atomorbitale bezeichnet. Chemiker benennen Atomorbitale mit einer Zahl, die das Energieniveau des Orbitals angibt, gefolgt von einem Buchstaben, der die Art des Orbitals angibt. Für Elemente in der vierten Periode des Periodensystems oder darüber müssen Sie sich nur auf drei Arten von Orbitalen konzentrieren, nämlich s, p und d. Informationen zur Form dieser Orbitale finden Sie unter dem Link im Abschnitt Ressourcen.
Kristallfeldaufteilung
Das Kupferion in Kupfer (II) -sulfat hat zwei Elektronen verloren, hat also eine Ladung von +2. Es hat neun Elektronen in seiner äußersten Energieebene oder Schale; Diese sogenannten Valenzelektronen besetzen alle 3-D-Orbitale. Die Wassermoleküle und Sulfationen werden von der positiven Ladung des Kupferions angezogen, nähern sich diesem und ordnen sich in einer oktaedrischen Konfiguration um ihn herum an. Folglich richten sich zwei der fünf 3d-Orbitale des Kupferions entlang der Achsen aus, um die sich die Sulfationen und Wassermoleküle nähern. Da die Elektronen in diesen Orbitalen und die Elektronen in den Molekülen / Ionen beide eine negative Ladung haben, stoßen sie sich gegenseitig ab. Letztendlich haben also zwei der fünf 3D-Orbitale die Energie erhöht; diese werden zB Orbitale genannt. Die anderen drei dagegen haben weniger Energie und werden als t2g-Orbitale bezeichnet.
Absorption von Licht
Ein Lichtphoton wird vom Koordinationskomplex absorbiert, wenn es eine Energie aufweist, die der Differenz zwischen dem Zustand, den ein Elektron jetzt einnimmt, und der Energie eines anderen Zustands, der ihm zur Verfügung steht, entspricht. Folglich kann der Kupfersulfatkomplex Lichtphotonen mit Energien absorbieren, die der Energiedifferenz zwischen t2g und z. B. Orbitalen entsprechen. Die Energiedifferenz für den Kupfersulfatkomplex entspricht dabei der Energiedifferenz für Photonen des Lichts im rot-orangen Bereich des Spektrums. Da rötliches Licht absorbiert wird, während blaues Licht durchgelassen wird, erscheint das Kupfersulfat blau.
In Wasser auflösen
Wenn sich das Kupfersulfat in Wasser löst, dissoziieren die Kupfer- und Sulfationen. Jetzt bildet das Kupferion einen oktaedrischen Komplex, der von sechs Wassermolekülen umgeben ist. Der Effekt ist jedoch immer noch sehr ähnlich, da die Aufteilung zwischen t2g-Orbitalen und z. B. Orbitalen in diesem neuen Komplex immer noch so ist, dass rötlich-orangefarbenes Licht absorbiert wird und Sie eine blau gefärbte Lösung sehen.
