Почему ионы переходных металлов окрашены? Расщепление d-орбиталей: объяснение | Химия A-Level и IB

Почему раствор сульфата меди имеет бледно-голубой цвет, и почему он становится насыщенно-синим, как электрический свет, при добавлении аммиака? Краситель не добавляется, и ничего не наносится краской. Ответ скрыт внутри самого иона. Бесплатные заметки, карточки и практика по химии для уровней A-Level и IB: https://www.chemistrymadeeasy.com В этом кинематографическом объяснении химии уровня A-Level мы подробно рассмотрим ион меди(II). Посмотрите, как шесть лигандов воды расщепляют 3d-орбитали, проследите за поглощением фотона и его превращением в d-электрон, и узнайте, почему наблюдаемый цвет является дополнительным цветом. РАЗДЕЛЫ 0:00 Почему раствор меди становится насыщенно-синим? 0:23 Бесцветные и цветные ионы 0:40 Пять вырожденных d-орбиталей 0:58 Лиганды расщепляют d-орбитали (ΔE) 1:46 Свет поглощается: ΔE = hν = hc/λ 2:22 Две ловушки на экзамене 2:46 Почему Sc³⁺ и Zn²⁺ бесцветны 3:06 Доказательство: добавление аммиака 3:45 Как это написать на экзамене ЧТО ВЫ УЗНАЕТЕ • Как шесть водных лигандов образуют октаэдрический комплекс [Cu(H₂O)₆]²⁺ • Почему d-орбитали расщепляются: dx²−y² и dz² направлены на лиганды и поднимаются; dxy, dxz и dyz указывают между ними и попадают • Как ΔE = hν = hc/λ связывает энергетический зазор с длиной волны поглощаемого света • Почему гидратированные ионы меди(II) выглядят синими: они поглощают красный и оранжевый свет (λmax около 800 нм) • Почему вы видите дополнительный цвет, и почему это поглощение, а не излучение • Почему Sc³⁺ (3d⁰) и Zn²⁺ (3d¹⁰) бесцветны: для цвета необходима частично заполненная d-подоболочка • Как аммиак увеличивает ΔE: [Cu(H₂O)₆]²⁺ + 4NH₃ → [Cu(NH₃)₄(H₂O)₂]²⁺ + 4H₂O, поэтому поглощается около 600 нм, и раствор становится темно-синим • Что изменяет ΔE, и, следовательно, Цвет: лиганд, координационное число и степень окисления КАК ЭТО НУЖНО ЗАПИСАТЬ НА ЭКЗАМЕНЕ 1. Лиганды вызывают расщепление d-орбиталей на две группы, разделенные энергетическим зазором ΔE. 2. Видимый свет с энергией, равной ΔE, поглощается (ΔE = hν). 3. d-электрон переходит из основного состояния в возбужденное. 4. Оставшиеся длины волн проходят (или отражаются): это дополнительный цвет, который мы видим. БЕСПЛАТНЫЕ ЗАМЕТКИ ПО ЭТОЙ ТЕМЕ Химия уровня AQA A-Level Переходные металлы (3.2.5): https://www.chemistrymadeeasy.com/aqa-a-level/inorganic-chemistry/transition-metals/ Свойства переходных металлов и цветные ионы: https://www.chemistrymadeeasy.com/aqa-a-level/inorganic-chemistry/transition-metals/transition-metal-properties Комплексные ионы, лиганды и формы: https://www.chemistrymadeeasy.com/aqa-a-level/inorganic-chemistry/transition-metals/complex-ions Замещение лигандов (медь и аммиак): https://www.chemistrymadeeasy.com/aqa-a-level/inorganic-chemistry/transition-metals/ligand-substitution Осадки гидроксидов металлов: https://www.chemistrymadeeasy.com/aqa-a-level/inorganic-chemistry/ions-in-solution/metal-hydroxide-precipitates Обязательная практическая работа: определение ионов переходных металлов: https://www.chemistrymadeeasy.com/aqa-a-level/required-practicals/rp10-transition-metal-ions Карточки по переходным металлам: https://www.chemistrymadeeasy.com/aqa-a-level/inorganic-chemistry/transition-metals/flashcards Практика подготовки к экзамену по переходным металлам: https://www.chemistrymadeeasy.com/aqa-a-level/inorganic-chemistry/transition-metals/exam OxfordAQA International A-Level Chemistry Переходные металлы и происхождение цвета: https://www.chemistrymadeeasy.com/oxfordaqa-a-level/ch03-inorganic-physical-2/transition-metals#color-origin IB Химия (HL) S3.1.10 Цветные комплексы: https://www.chemistrymadeeasy.com/ib/3.1/3.1.10 S3.1.9 Комплексные ионы: https://www.chemistrymadeeasy.com/ib/3.1/3.1.9 Карточки по структуре 3.1: https://www.chemistrymadeeasy.com/ib/3.1/flashcards Практика экзамена по структуре 3.1: https://www.chemistrymadeeasy.com/ib/3.1/exam БОЛЬШЕ ОТ CHEMISTRY MADE EASY Химия AQA A-Level: https://www.chemistrymadeeasy.com/aqa-a-level/ Химия Oxford AQA International A-Level: https://www.chemistrymadeeasy.com/oxfordaqa-a-level/ Химия IB: https://www.chemistrymadeeasy.com/ib/ Практика экзамена с Проверка с помощью ИИ: https://www.chemistrymadeeasy.com/exam-practice Подпишитесь на канал, чтобы получать больше объяснений по химии: https://www.youtube.com/@PassmyGCSEscience?sub_confirmation=1 Прочитайте конспекты, а затем проверьте себя с помощью карточек и экзаменационных вопросов. Небольшой прогресс сегодня — хорошее начало. «Chemistry Made Easy» — независимый ресурс для подготовки к экзаменам. Не связан с AQA, OxfordAQA или IBO и не одобрен ими. Лабораторные видеоматериалы созданы с помощью Google Veo, музыка — с помощью Lyria, а озвучка — с помощью Gemini text-to-peech. Диаграммы, подписи и уравнения были созданы отдельно и проверены на точность. #ALevelChemistry #IBChemistry #TransitionMetals