Química

As cores dos íons.

A fim de explicar por que os metais de transição "são coloridos", primeiro temos que falar um pouco sobre como os elétrons em um átomo são organizadas em torno do núcleo central. No ensino secundário, a maioria dos alunos aprende que os elétrons estão dispostos em ?círculos? ao redor do núcleo, ao passo que este é um modelo útil para olhar para arranjos de elétrons, há também uma camada extra de complexidade.

Os elétrons estão realmente dispostos em áreas especiais, em determinados níveis de energia, e em subníveis, chamados "orbitais".

Esses orbitais vêm em diferentes formas, e são nomeados com letras diferentes: s, p, d, e f. Cada um desses orbitais pode conter um número variável de elétrons: s pode conter 2, p 6, d 10 e 14 f.

Podemos definir, metais de transição, como sendo aqueles elementos que tem camadas eletrônicas d e f parcialmente preenchidas em algum de seus estados de oxidação. Essa definição passa a englobar os metais cobre prata e ouro como "de transição", pois apresentam estados de oxidação onde a premissa é verdadeira: Cu (II) 3d⁹, Ag (II) 4d⁹; Au (III) 5d⁸.

Íons complexos contendo metais de transição são geralmente coloridos, enquanto que os íons similares de metais não de transição, "não são coloridos". Isso sugere que os orbitais d parcialmente preenchidos devem estar envolvidos na geração da cor de alguma forma.

Lembre-se que os metais de transição são definidos como tendo parcialmente cheios os orbitais d.

Complexos de metais de transição são formados quando os metais de transição estão ligados a um ou mais espécies não-metálicas, neutra ou carregada negativamente, referida como "ligantes". Sem esses títulos, todos os orbitais d são iguais em energia - no entanto, uma vez que eles estão presentes, alguns orbitais d se deslocam para uma situação de energia mais elevada do que se encontravam antes, enquanto alguns mudam para uma energia mais baixa, criando um gap de energia.

Isto é devido ao fato de que, devido às suas formas diferentes, alguns orbitais d estão mais perto dos ligantes do que outros. Os elétrons podem se mover a partir dos orbitais d de menor energia para os orbitais d de maior energia, absorvendo um fóton de luz, o comprimento de onda da luz absorvida depende do tamanho do gap de energia.

Quando ocorre absorção de energia, ocorrem saltos dos elétrons em subníveis d para um nível d mais energético, e o mesmo ocorre para os subníveis f. Quando o elétron retorna à forma menos energética, ocorre liberação energética em forma luminosa.

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