Kao i mnogi kompleksi prijelaznih metala, bakar (II) sulfat pentahidrat je jarke boje; kristali ove lijepe tvari blijeda su sjena plave boje. Njegova boja proizlazi iz kemije i fizike njegovog sastava - ili, točnije, vrste veza koje tvori sa sulfatnim ionima i molekulama vode pričvršćenim za bakar.
Orbitale
Elektroni pokazuju dualnost valnih čestica, što znači da imaju svojstva poput valova i svojstva poput čestica. Ponašanje elektrona u atomu opisuje se valnom jednadžbom koja se naziva valna funkcija. Kvadrat valne funkcije daje vjerojatnost da će se elektron pronaći u bilo kojoj određenoj točki u bilo kojem trenutku. Talasne funkcije elektrona u atomima nazivaju se i atomskim orbitalama. Kemičari atomske orbitale imenuju brojem pomoću kojeg označavaju razinu energije orbitale, a zatim slovom za označavanje vrste orbitale. Za elemente u četvrtom razdoblju periodnog sustava ili više, morate se usredotočiti samo na tri vrste orbitala, naime, s, p i d. Da biste dobili osjećaj za oblik tih orbitala, pogledajte vezu u odjeljku resursa.
Cijepanje kristalnog polja
Bakrov ion u bakarnom (II) sulfatu izgubio je dva elektrona, pa ima +2 naboj. Ima devet elektrona u svojoj najudaljenijoj razini energije ili ljusci; svi ti takozvani valentni elektroni zauzimaju 3d orbitale. Molekule vode i sulfatne ione privlači pozitivan naboj na bakrenom ionu, pa mu se približavaju i raspoređuju oko njega u oktaedarskoj konfiguraciji. Slijedom toga, dvije od pet 3d orbitala bakrenih iona poravnaju se duž osi kojima se približavaju sulfatni ioni i molekule vode; budući da elektroni u tim orbitalama i elektroni u molekulama / ionima imaju negativan naboj, oni se međusobno odbijaju. U konačnici, dakle, dvije od pet 3d orbitala povećale su energiju; one se nazivaju npr. orbitale. Druga tri, za razliku od toga, imaju smanjenu energiju i nazivaju se t2g orbitale.
Apsorpcija svjetlosti
Foton svjetlosti apsorbirat će koordinacijski kompleks ako ima energiju ekvivalentnu razlika između stanja koje elektron sada zauzima i energije drugog stanja koje mu je dostupno to. Slijedom toga, kompleks bakrenog sulfata može apsorbirati fotone svjetlosti s energijama jednakim razlici u energiji između t2g i npr. Orbitala. Inače, razlika u energiji za kompleks bakarnog sulfata ekvivalentna je razlici u energiji za fotone svjetlosti u crveno-narančastom području spektra. Budući da se crvenkasta svjetlost apsorbira dok se plava svjetlost prenosi, bakar sulfat izgleda plavo.
Otapanje u vodi
Kada se bakar sulfat otopi u vodi, bakar i sulfat ioni se disociraju. Sada bakreni ion tvori oktaedarski kompleks gdje je okružen sa šest molekula vode. Međutim, učinak je još uvijek jednak jer je razdvajanje između t2g orbitala i npr. Orbitala u ovom novom kompleksu je još uvijek takav da se upija crvenkasto-narančasta svjetlost i vidite plavu boju riješenje.