Kaip ir daugelis pereinamojo metalo kompleksų, vario (II) sulfato pentahidratas yra ryškių spalvų; šios gražios medžiagos kristalai yra šviesiai mėlynos spalvos atspalvis. Jo spalva kyla iš jo sudėties chemijos ir fizikos - arba, tiksliau, ryšių, kuriuos jis sukuria su sulfato jonais ir vandens molekulėmis, prijungtomis prie vario, rūšies.
Orbitos
Elektronai pasižymi bangų dalelių dvilypumu, o tai reiškia, kad jie turi ir bangų, ir dalelių savybių. Elektrono elgesį atome apibūdina į bangą panaši lygtis, vadinama bangos funkcija. Bangos funkcijos kvadratas suteikia tikimybę, kad elektronas bus rastas bet kuriame konkrečiame taške bet kuriuo metu. Elektronų bangų funkcijos atomuose dar vadinamos atominėmis orbitalėmis. Chemikai atomines orbitales įvardija naudodami skaičių orbitos energijos lygiui žymėti, po kurios raidė nurodo orbitos tipą. Elementams, esantiems ketvirtajame periodinės lentelės ar aukštesniame laikotarpyje, reikia sutelkti dėmesį tik į trijų tipų orbitales, būtent s, p ir d. Norėdami pajusti šių orbitalių formą, žiūrėkite nuorodą išteklių skyriuje.
Krištolo lauko skilimas
Vario (II) sulfate esantis vario jonas prarado du elektronus, taigi jis turi +2 krūvį. Jo tolimiausiame energijos lygyje arba apvalkale yra devyni elektronai; visi šie vadinamieji valentiniai elektronai užima 3d orbitales. Vandens molekules ir sulfato jonus traukia teigiamas vario jonų krūvis, todėl jie prie jo priartėja ir išsidėsto aplink oktaedrinę konfigūraciją. Taigi dvi iš penkių vario jonų 3d orbitalių susilygina išilgai ašių, kuriomis artėja sulfato jonai ir vandens molekulės; kadangi elektronai šiose orbitose ir elektronai molekulėse / jonuose turi neigiamą krūvį, jie atstumia vienas kitą. Galų gale, tada dvi iš penkių 3d orbitų padidino energiją; jos vadinamos, pvz., orbitalėmis. Kiti trys, priešingai, turi sumažėjusią energiją ir vadinami t2g orbitalėmis.
Šviesos absorbcija
Šviesos fotoną sugers koordinacijos kompleksas, jei jo energija bus ekvivalentinė skirtumas tarp būsenos, kurią dabar užima elektronas, ir kitos prieinamos būsenos energijos tai. Vadinasi, vario sulfato kompleksas gali absorbuoti šviesos fotonus tokiomis energijomis, kurios atitinka energijos skirtumą tarp t2g ir, pvz., Orbitalių. Kaip atsitinka, vario sulfato komplekso energijos skirtumas yra lygiavertis šviesos fotonų energijos skirtumui raudonos oranžinės spalvos spektro srityje. Kadangi perduodama mėlyna šviesa sugeria rausvą šviesą, vario sulfatas atrodo mėlynas.
Tirpsta vandenyje
Vario sulfatui ištirpus vandenyje, vario ir sulfato jonai disocijuoja. Dabar vario jonas sudaro oktaedrinį kompleksą, kur jį supa šešios vandens molekulės. Poveikis vis dar yra beveik tas pats, nes padalijimas tarp t2g orbitalių ir, pvz., Orbitalių šiame naujame komplekse vis dar yra tokia spalva, kad absorbuojama rausvai oranžinė šviesa ir matote mėlyną spalvą sprendimas.