Зашто је бакар сулфат плава?

Као и многи комплекси прелазних метала, бакар (ИИ) сулфат пентахидрат је јарко обојен; кристали ове прелепе супстанце су бледе нијансе плаве боје. Његова боја потиче од хемије и физике његовог састава - или, тачније, врсте веза које ствара са сулфатним јонима и молекулима воде који су везани за бакар.

Електрони показују дуалност таласних честица, што значи да имају и својства таласа и својства честица. Понашање електрона у атому описано је таласом једначином која се назива таласна функција. Квадрат таласне функције даје вероватноћу да ће се електрон наћи у било којој одређеној тачки у било ком тренутку. Таласне функције електрона у атомима називају се и атомске орбитале. Хемичари именују атомске орбитале користећи број за означавање нивоа енергије орбитале, након чега следи слово за означавање врсте орбитале. За елементе у четвртом периоду периодног система или изнад, морате се усредсредити само на три врсте орбитала, наиме, с, п и д. Да бисте стекли утисак о облику ових орбитала, погледајте везу у одељку ресурса.

Јон бакра у бакарном (ИИ) сулфату је изгубио два електрона, па има +2 наелектрисање. Има девет електрона у свом најудаљенијем нивоу енергије или љусци; сви ти такозвани валентни електрони заузимају 3д орбитале. Молекуле воде и сулфатне јоне привлачи позитивно наелектрисање на јону бакра, па му се приближавају и распоређују око њега у октаедарској конфигурацији. Сходно томе, две од пет 3д орбитала јона бакра поравнају се дуж оси којима се приближавају сулфатни јони и молекули воде; пошто електрони у овим орбиталама и електрони у молекулима / јонима имају негативан набој, они се међусобно одбијају. У коначници, тада су две од пет 3д орбитала повећале енергију; они се називају нпр. орбитале. Преостала три, за разлику од тога, имају смањену енергију и називају се т2г орбитале.

Фотон светлости ће апсорбовати координациони комплекс ако има енергију еквивалентну разлика између стања које електрон сада заузима и енергије друге државе која му је на располагању то. Сходно томе, комплекс бакар сулфата може да апсорбује фотоне светлости са енергијама еквивалентним разлици у енергији између т2г и нпр. Орбитала. Како се то догађа, разлика у енергији за комплекс бакар сулфата еквивалентна је разлици у енергији за фотоне светлости у црвено-наранџастом делу спектра. Пошто се црвенкаста светлост апсорбује док се преноси плава светлост, бакар сулфат изгледа плаво.

Када се бакар сулфат раствара у води, јони бакра и сулфата се раздвајају. Сада јон бакра формира октаедарски комплекс где је окружен са шест молекула воде. Ефекат је, међутим, још увек исти, јер је подела између т2г орбитала и нпр. Орбитала у овом новом комплексу је и даље такав да се црвенкасто-наранџаста светлост упија и видите плаву боју решење.