कॉपर सल्फेट नीला क्यों होता है?

कई संक्रमण धातु परिसरों की तरह, कॉपर (II) सल्फेट पेंटाहाइड्रेट चमकीले रंग का होता है; इस खूबसूरत पदार्थ के क्रिस्टल नीले रंग के हल्के रंग के होते हैं। इसका रंग इसकी संरचना के रसायन विज्ञान और भौतिकी से उपजा है - या, अधिक विशेष रूप से, यह तांबे से जुड़े सल्फेट आयनों और पानी के अणुओं के साथ किस तरह के बंधन बनाता है।

इलेक्ट्रॉन तरंग-कण द्वैत का प्रदर्शन करते हैं, जिसका अर्थ है कि उनके पास तरंग जैसी गुण और कण जैसी गुण दोनों हैं। एक परमाणु में एक इलेक्ट्रॉन के व्यवहार को एक तरंग-समान समीकरण द्वारा वर्णित किया जाता है जिसे वेवफंक्शन कहा जाता है। तरंगफलन का वर्ग प्रायिकता देता है कि इलेक्ट्रॉन किसी एक समय में किसी एक विशेष बिंदु पर मिल जाएगा। परमाणुओं में इलेक्ट्रॉनों के तरंग-कार्यों को परमाणु कक्षक भी कहा जाता है। केमिस्ट ऑर्बिटल के ऊर्जा स्तर को निर्दिष्ट करने के लिए एक संख्या का उपयोग करके परमाणु ऑर्बिटल्स का नाम देते हैं, इसके बाद ऑर्बिटल के प्रकार को नामित करने के लिए एक पत्र होता है। आवर्त सारणी के चौथे आवर्त या उससे ऊपर के तत्वों के लिए, आपको केवल तीन प्रकार के कक्षकों, अर्थात् s, p और d पर ध्यान केंद्रित करने की आवश्यकता है। इन ऑर्बिटल्स के आकार को महसूस करने के लिए, संसाधन अनुभाग में लिंक देखें।

कॉपर (II) सल्फेट में कॉपर आयन ने दो इलेक्ट्रॉनों को खो दिया है, इसलिए इसका +2 चार्ज है। इसके सबसे बाहरी ऊर्जा स्तर या कोश में नौ इलेक्ट्रॉन होते हैं; ये तथाकथित संयोजकता इलेक्ट्रॉन सभी 3d कक्षकों पर कब्जा कर लेते हैं। पानी के अणु और सल्फेट आयन कॉपर आयन पर धनात्मक आवेश की ओर आकर्षित होते हैं, इसलिए वे इसके पास पहुँचते हैं और इसके चारों ओर एक अष्टफलकीय विन्यास में व्यवस्थित होते हैं। नतीजतन, कॉपर आयन के पांच 3डी ऑर्बिटल्स में से दो कुल्हाड़ियों के साथ संरेखित होते हैं जिसके द्वारा सल्फेट आयन और पानी के अणु पहुंचते हैं; चूँकि इन कक्षकों में इलेक्ट्रॉनों और अणुओं/आयनों में इलेक्ट्रॉनों दोनों पर ऋणात्मक आवेश होता है, वे एक दूसरे को प्रतिकर्षित करते हैं। अंततः, तब, पाँच 3d कक्षकों में से दो ने ऊर्जा बढ़ा दी है; इन्हें उदा-कक्षक कहते हैं। अन्य तीन, इसके विपरीत, ऊर्जा में कमी करते हैं और उन्हें t2g कक्षक कहा जाता है।

प्रकाश का एक फोटान कोऑर्डिनेशन कॉम्प्लेक्स द्वारा अवशोषित किया जाएगा यदि इसमें equivalent के बराबर ऊर्जा हो एक इलेक्ट्रॉन अब व्याप्त अवस्था और दूसरे राज्य की ऊर्जा के बीच अंतर के लिए उपलब्ध है यह। नतीजतन, कॉपर सल्फेट कॉम्प्लेक्स t2g और जैसे ऑर्बिटल्स के बीच ऊर्जा के अंतर के बराबर ऊर्जा के साथ प्रकाश के फोटॉन को अवशोषित कर सकता है। जैसा कि होता है, कॉपर सल्फेट कॉम्प्लेक्स के लिए ऊर्जा में अंतर स्पेक्ट्रम के लाल-नारंगी क्षेत्र में प्रकाश के फोटॉन के लिए ऊर्जा के अंतर के बराबर होता है। चूंकि लाल रंग का प्रकाश अवशोषित होता है जबकि नीला प्रकाश संचारित होता है, कॉपर सल्फेट नीला दिखाई देता है।

जब कॉपर सल्फेट पानी में घुल जाता है, तो कॉपर और सल्फेट आयन अलग हो जाते हैं। अब कॉपर आयन एक अष्टफलकीय परिसर बनाता है जहां यह पानी के छह अणुओं से घिरा होता है। हालांकि, प्रभाव अभी भी बहुत समान है, क्योंकि t2g ऑर्बिटल्स और जैसे ऑर्बिटल्स के बीच विभाजन इस नए परिसर में अभी भी ऐसा है कि लाल-नारंगी प्रकाश अवशोषित हो जाता है और आपको नीला रंग दिखाई देता है समाधान।