1. D-Orbital Spliting:
* Övergångsmetaller: Övergångsmetaller har delvis fyllt D-Orbitals. Dessa d-orbitaler är degenererade (har samma energinivå) i en isolerad atom.
* ligandfält: När en övergångsmetalljon är omgiven av ligander (joner eller molekyler som binder till metallen) orsakar ligandens elektriska fält en uppdelning av dessa degenererade D-orbitaler i olika energinivåer. Storleken på denna delning beror på ligandernas natur och metalljon.
2. Elektroniska övergångar:
* Absorption av ljus: När en förening absorberar ljus kan en elektron i en lägre energi D-orbital vara upphetsad till en högre energi D-orbital. Energiskillnaden mellan dessa orbitaler motsvarar en specifik våglängd för ljus.
* Färguppfattning: Färgen vi uppfattar är den kompletterande färgen på det absorberade ljuset. Till exempel, om en förening absorberar blått ljus, ser vi dess komplementära färg, orange.
Bevis:
* spektroskopiska studier: UV-vis spektroskopi bekräftar absorptionen av specifika våglängder för ljus genom övergångsmetallföreningar, vilket direkt stödjer D-orbital splittringsteori.
* färgförändring med ligander: Att ändra liganderna som omger en metalljon leder ofta till en färgförändring på grund av förändrad D-orbital delning och olika våglängder för ljus absorberad. Det är därför olika koordinationskomplex med samma metall kan ha distinkta färger.
* färgvariation inom en metallserie: Övergångsmetaller i samma serie (t.ex. krom, mangan, järn) visar ofta en färgtrend, vilket återspeglar förändringar i antalet d-elektroner och de därmed D-orbital splittringsmönstren.
Exempel:
* koppar (ii) joner: Vanligtvis blått eller grönt på grund av D-D-övergångar i Cu (II) -jonkomplexet.
* kobolt (ii) joner: Kan vara rosa, rött eller blått, beroende på ligander, återigen tillskrivas D-D-övergångar.
* nickel (ii) joner: Ofta gröna, men kan vara andra färger beroende på ligander, återigen på grund av D-D-övergångar.
Sammanfattning:
Den karakteristiska färgen på en förening som innehåller en övergångsmetalljon är ett resultat av den unika energinivån som delas upp av D-orbitalerna orsakade av liganderna och de efterföljande elektroniska övergångarna som uppstår när ljus absorberas. Detta fenomen stöds av spektroskopiska studier och de observerade färgförändringarna baserade på ligander och metalljonvariation.
