Чем обусловлен цвет металлов


Разноцветные металлы: Структурное окрашивание | Журнал Популярная Механика

Крошечный барельеф на поверхности позволяет окрасить металл практически в любой цвет, не меняя другие его свойства.

Окрашивание золотой пленки при нанесении на её поверхность узора из колец диаметром 170 нм.

Расчетные параметры наноструктур для достижения различных цветов алюминия и золота. Кругами обозначены размеры колец для алюминия, треугольниками — для золота. Незаштрихованные маркеры показывают цвет немодифицированного металла.

Большинство чистых металлов не могут порадовать нас разнообразием цветов и оттенков. Их электроны способны поглощать и испускать излучение практически во всем видимом диапазоне, а это значит, что для человеческого глаза металлы выглядят серыми или серебристыми. Очевидные исключения — золото и медь. Золото поглощает излучение синей части спектра, а медь — синей и зеленой, что придает им столь нехарактерные для металлов цвета.

Довольно сложно получить другие цвета без использования покрытий, химического изменения поверхности металла или нанесения на его поверхность дифракционной решетки, дающей характерную интерференционную картину.

В 2008 году группе ученых удалось получить разнообразное окрашивание металлов, обработав их поверхность при помощи лазера (читайте об этом — «Алхимия 21 века»). А теперь есть и еще один способ, обнаруженный группой инженеров из Университета Саутгемптона под руководством Цзянфа Чжана (Jianfa Zhang): нанести на поверхность металла крошечные повторяющиеся узоры с помощью сфокусированного ионного пучка.

Элементы этого барельефа меньше, чем длина волны видимого излучения, что позволяет исключить влияние интерференции на цвет металла. Исследователи связывают появление окраски поверхности с эффектом плазмонного резонанса.

Похожую технологию ученые пытались использовать для создания «плащей-невидимок» (О, пожалуй, наиболее успешном проекте в этой области — мембране Metaflex, которая действует в видимом диапазоне, читайте — «Видимо? Невидимо!»). Путем создания на поверхности материала массива наноструктур с точно подобранными параметрами исследователи могут менять характер его взаимодействия с электромагнитным излучением. В случае «плаща-невидимки» изменяется рассеяние света, а для «окрашивания» металла необходимо изменить характер отражения и поглощения.

Структуры на поверхности металла имеют форму колец диаметром порядка 100 нм. Ученые рассчитали, что они могут придать золоту и алюминию практически любой цвет, и продемонстрировали это на примере золотой пленки. Изменение размера и глубины колец придает металлам различную окраску.

Технология примечательна тем, что она дает возможность изменять цвет металла, сохраняя прочие его свойства (электропроводность, твердость, блеск и другие). Чжан и его коллеги отметили пару возможных способов использования этого эффекта. Во‑первых, сразу приходит в голову улучшение внешнего вида дорогостоящих товаров. Другими словами, «хай-тек» для ювелиров. Другое возможное применение структурного окрашивания металлов, учитывая трудность воспроизведения — защита от подделки банкнот, кредитных карт. Впрочем, это только самые очевидные из возможных вариантов использования технологии.

По сообщению Technology Review

комплексные ионы - цвет

ЦВЕТА КОМПЛЕКСНЫХ ИОНОВ МЕТАЛЛОВ

 

На этой странице мы просто рассмотрим происхождение цвета сложных ионов - в частности, почему так много ионов переходных металлов окрашены. Имейте в виду, что это только введение в то, что может перерасти в чрезвычайно сложную тему.

 

Почему мы видим, что некоторые соединения окрашены?

Белый свет

Вы, конечно, знаете, что если вы пропустите белый свет через призму, он расщепится на все цвета радуги.Видимый свет - это просто небольшая часть электромагнитного спектра, большую часть которого мы не можем видеть - гамма-лучи, рентгеновские лучи, инфракрасные лучи, радиоволны и так далее.

Каждый из них имеет определенную длину волны, от 10 -16 метров для гамма-лучей до нескольких сотен метров для радиоволн. Видимый свет имеет длину волны примерно от 400 до 750 нм. (1 нанометр = 10 -9 метров.)

Диаграмма показывает приближение к спектру видимого света.


Важно: Это не настоящий спектр - это выдуманный рисунок.Цвета являются лишь приблизительными, равно как и присвоенные им длины волн. Любой, кто решит использовать этот спектр как нечто большее, чем иллюстрацию, должен знать, что он не претендует на точность!


Почему раствор сульфата меди (II) синий?

Если белый свет (например, обычный солнечный свет) проходит через раствор сульфата меди (II), раствор поглощает световые волны некоторых длин.Ионы меди (II) в растворе поглощают свет в красной области спектра.

Свет, который проходит через раствор и выходит с другой стороны, будет иметь все цвета, кроме красного. Мы видим эту смесь длин волн как бледно-голубой (голубой).

На диаграмме показано, что происходит, если пропустить белый свет через раствор сульфата меди (II).

Определить, какой цвет вы увидите, непросто, если вы попытаетесь сделать это, представив «смешивание» оставшихся цветов.Вы бы не подумали, что все остальные цвета, кроме красного, например, будут выглядеть голубыми.

Иногда то, что вы видите на самом деле, бывает довольно неожиданным. Смешивание разных длин волн света не дает такого же результата, как смешивание красок или других пигментов.

Однако иногда можно получить некоторую оценку цвета, который вы бы увидели, используя идею дополнительных цветов .

 

Дополнительные цвета

Если вы расставите несколько цветов по кругу, вы получите «цветовой круг».На диаграмме показан один из возможных вариантов этого. Поиск в Интернете подбросит много разных версий!

Цвета, расположенные прямо напротив друг друга на цветовом круге, называются дополнительными цветами. Синий и желтый - дополнительные цвета; красный и голубой дополняют друг друга; а также зеленый и пурпурный.

Смешивание двух дополнительных цветов света даст вам белый свет.


Осторожно: Это НЕ то же самое, что смешивание цветов краски.Если смешать желтую и синюю краски, не получится белая краска. Это сбивает с толку? ДА!


Все это означает, что если определенный цвет поглощается из белого света, то, что ваш глаз обнаруживает, смешивая все другие длины волн света, является его дополнительным цветом. Раствор сульфата меди (II) имеет бледно-голубой цвет (голубой), потому что он поглощает свет в красной области спектра. Голубой - дополнительный цвет к красному.


Примечание: Если вы заинтересованы в понимании взаимосвязи между поглощенным цветом и видимым цветом (помимо самого простого описания выше), перейдите к уроку 2 («Цвет и зрение») «Световые волны и зрение» на сайте The Кабинет физики.Я не даю прямую ссылку на эти страницы, потому что этот сайт все еще развивается, и безопаснее давать ссылку на главную страницу сайта. Это наиболее понятное объяснение, которое я нашел в Интернете.


 

Происхождение окраски комплексных ионов

Переходный металл по сравнению с комплексными ионами других металлов

Что такое переходный металл?

Мы часто небрежно говорим о переходных металлах как о тех, которые находятся в середине Периодической таблицы, где заполняются d-орбитали, но на самом деле их следует называть d блоком элементами, а не переходными элементами (или металлами).


Примечание: Если вы не понимаете, как заполняются орбитали в Периодической таблице, вы должны перейти по этой ссылке, прежде чем продолжить.

Используйте кнопку НАЗАД в браузере, чтобы вернуться на эту страницу.



Эта сокращенная версия Периодической таблицы показывает первую строку блока d, где заполняются трехмерные орбитали.

Обычное определение переходного металла - это тот, который образует один или несколько стабильных ионов, которые имеют не полностью заполненных d-орбиталей .


Примечание: Последнее определение IUPAC включает возможность того, что сам элемент также имеет неполные d-орбитали. Вряд ли это будет большой проблемой (на самом деле она возникает только со скандием), но вам будет выгодно выучить ту версию, которую хочет ваша программа. Обе версии определения в настоящее время используются в различных учебных программах Великобритании.

Если вы готовитесь к экзамену в Великобритании и у вас нет копии учебной программы, перейдите по этой ссылке, чтобы узнать, как ее получить.Используйте кнопку НАЗАД в браузере, чтобы быстро вернуться на эту страницу.



Цинк с электронной структурой [Ar] 3d 10 4s 2 не считается переходным металлом, какое бы определение вы ни использовали. В металле есть полноценный 3д уровень. Когда он образует ион, 4s-электроны теряются - снова остается полностью полный 3-й уровень.

На другом конце ряда скандий ([Ar] 3d 1 4s 2 ) также не считается переходным металлом.Хотя в металле есть частично заполненный d-уровень, когда он образует свой ион, он теряет все три внешних электрона.

Ион Sc 3+ не считается ионом переходного металла, потому что его 3-й уровень пуст.

 

Некоторые образцы цветов

На диаграммах показаны приблизительные цвета некоторых типичных ионов металлов гексааква по формуле [M (H 2 O) 6 ] n + . Заряд этих ионов обычно составляет 2+ или 3+.


Примечание: Если вам не нравится давать названия комплексным ионам, возможно, вам будет полезно перейти по этой ссылке.

Используйте кнопку НАЗАД в браузере, чтобы вернуться на эту страницу.



Ионы непереходных металлов

Все эти ионы бесцветны. (Извините, я не могу сделать действительно бесцветный!)

Ионы переходных металлов

Соответствующие ионы переходных металлов окрашены.Некоторые из них, такие как ион гексаакваманганца (II) (не показан) и ион гексаакваирона (II), имеют довольно бледную окраску, но они имеют цвет как .

Итак. . . Что заставляет ионы переходных металлов поглощать длины волн видимого света (вызывая цвет), а ионы непереходных металлов - нет? И почему цвет так сильно меняется от иона к иону?

 

Происхождение окраски комплексных ионов, содержащих переходные металлы

Сложные ионы, содержащие переходные металлы, обычно окрашены, а подобные ионы непереходных металлов - нет.Это предполагает, что частично заполненные d-орбитали должны каким-то образом участвовать в генерации цвета. Помните, что переходные металлы определяются как имеющие частично заполненные d-орбитали.

Октаэдрические комплексы

Для простоты мы рассмотрим октаэдрические комплексы, которые имеют шесть простых лигандов, расположенных вокруг центрального иона металла. Аргумент ничем не отличается, если у вас есть мультидентатные лиганды - это просто немного сложнее представить!


Примечание: Если вы не уверены в форме сложных ионов, возможно, вам будет полезно пройти по этой ссылке, прежде чем продолжить.Вам нужно только прочитать начало этой страницы.

Если вы не знаете, что такое лиганд, вам следует в срочном порядке прочитать введение в комплексные ионы!

Используйте кнопку НАЗАД в браузере, чтобы вернуться на эту страницу.



Когда лиганды связываются с ионом переходного металла, возникает отталкивание между электронами в лигандах и электронами на d-орбиталях иона металла. Это увеличивает энергию d-орбиталей.

Однако из-за того, как d-орбитали расположены в пространстве, это не увеличивает их энергию на одинаковую величину. Вместо этого он разбивает их на две группы.

На диаграмме показано расположение d-электронов в ионе Cu 2+ до и после связывания с ним шести молекул воды.

Каждый раз, когда 6 лигандов располагаются вокруг иона переходного металла, d-орбитали всегда таким образом разделяются на 2 группы - 2 с большей энергией, чем остальные 3.

Размер энергетической щели между ними (показан синими стрелками на диаграмме) зависит от природы иона переходного металла, степени его окисления (например, 3+ или 2+) и природы лиганды.

Когда белый свет проходит через раствор этого иона, часть энергии света используется для продвижения электрона с нижнего набора орбиталей в пространство верхнего набора.

 

Каждая длина волны света связана с определенной энергией.Красный свет имеет самую низкую энергию в видимой области. Фиолетовый свет обладает наибольшей энергией.

Предположим, что запрещенная зона на d-орбиталях комплексного иона соответствует энергии желтого света.

Желтый свет будет поглощен, потому что его энергия будет использоваться для продвижения электрона. Остались другие цвета.

Ваш глаз будет видеть проходящий свет как темно-синий, потому что синий является дополнительным цветом желтого.


Предупреждение: Это серьезное упрощение, но подходит для этого уровня (британский уровень A или его эквивалент). Он, например, не учитывает поглощение, происходящее в широком диапазоне длин волн, а не на одной, или для случаев, когда более одного цвета поглощается из разных частей спектра.

Если ваша программа хочет, чтобы вы знали о том, как формы d-орбиталей определяют, как расщепляются энергии, перейдите по этой ссылке для краткого объяснения.



А как насчет комплексных ионов непереходных металлов?

Непереходные металлы не имеют частично заполненных d-орбиталей. Видимый свет поглощается только в том случае, если некоторая энергия света используется для продвижения электрона через правильный энергетический зазор. Непереходные металлы не имеют электронных переходов, которые могут поглощать длины волн видимого света.

Например, хотя скандий является членом d-блока, его ион (Sc 3+ ) не имеет d-электронов, которые могли бы двигаться.Это не отличается от иона на основе Mg 2+ или Al 3+ . Комплексы скандия (III) бесцветны, потому что видимый свет не поглощается.

В цинковом корпусе 3-й уровень полностью заполнен - ​​нет никаких зазоров, куда мог бы продвинуться электрон. Комплексы цинка также бесцветны.

 

Тетраэдрические комплексы

Простые тетраэдрические комплексы имеют четыре лиганда, расположенных вокруг центрального иона металла.И снова лиганды влияют на энергию d-электронов в ионе металла. На этот раз, конечно, лиганды расположены в пространстве иначе, чем формы d-орбиталей.

Чистый эффект состоит в том, что когда d-орбитали разделяются на две группы, три из них имеют большую энергию, а две другие - меньшую энергию (противоположность расположению в октаэдрическом комплексе).

За исключением этой разницы в деталях, объяснение происхождения цвета с точки зрения поглощения света определенных длин волн точно такое же, как и для октаэдрических комплексов.

 

Факторы, влияющие на цвет комплексного иона переходного металла

В каждом случае мы собираемся выбрать конкретный ион металла в качестве центра комплекса и изменить другие факторы. Цвет меняется довольно случайным образом от металла к металлу в серии переходов.

Природа лиганда

Различные лиганды по-разному влияют на энергии d-орбиталей центрального иона.Некоторые лиганды обладают сильными электрическими полями, которые вызывают большую энергетическую щель, когда d-орбитали разделяются на две группы. У других есть более слабые поля, создающие гораздо меньшие промежутки.

Помните, что размер зазора определяет, какая длина волны света будет поглощаться.

В списке приведены некоторые общие лиганды. Те, что наверху, производят наименьшее расщепление; те, что внизу - наибольшее расщепление.

Чем больше расщепление, тем больше энергии требуется для продвижения электрона с нижней группы орбиталей на более высокие.Что касается цвета поглощаемого света, большая энергия соответствует более коротким длинам волн.

Это означает, что по мере увеличения расщепления поглощенный свет будет иметь тенденцию сдвигаться от красного конца спектра к оранжевому, желтому и так далее.

В химии меди (II) есть довольно ясный пример.

Если вы добавляете избыток раствора аммиака к ионам гексааквакоппера (II) в растворе, бледно-голубой (голубой) цвет заменяется темно-синим, поскольку некоторые молекулы воды в комплексном ионе заменяются аммиаком.

Первый комплекс должен поглощать красный свет, чтобы дать дополнительный цвет голубому. Второй должен быть поглощающим в желтой области, чтобы дать дополнительный темно-синий цвет.

Желтый свет имеет более высокую энергию, чем красный свет. Вам нужна эта более высокая энергия, потому что аммиак вызывает большее расщепление d-орбиталей, чем вода.

Но это не так просто увидеть! Гораздо более серьезной проблемой является попытка разобраться, что поглощается, когда у вас есть темные цвета не на простом цветовом круге выше по странице.

На диаграммах показаны приблизительные цвета некоторых ионов на основе хрома (III).

Очевидно, что смена лиганда меняет цвет, но попытаться объяснить цвета с помощью нашей простой теории нелегко.


Примечание: Если честно, я потратил пару недель, пытаясь найти способ сделать это просто, на основе простого цветового круга, и в конце концов сдался. Жизнь слишком коротка!


Степень окисления металла

По мере того как степень окисления металла увеличивается, увеличивается и количество расщеплений d-орбиталей.

Таким образом, при изменении степени окисления изменяется цвет поглощаемого света и, соответственно, цвет света, который вы видите.

Другой пример из химии хрома, включающий только изменение степени окисления (с +2 на +3):

Ион 2+ почти того же цвета, что и ион гексааквакоппера (II), а ион 3+ - это трудно описываемый фиолетово-сине-серый цвет.

 

Координация иона

Расщепление больше, если ион октаэдрический, чем если он тетраэдрический, и поэтому цвет будет меняться при изменении координации.К сожалению, я не могу придумать ни одного простого примера, чтобы проиллюстрировать это!

Проблема в том, что ион обычно меняет координацию, только если вы меняете лиганд - и изменение лиганда также изменит цвет. Вы не можете изолировать эффект от изменения координации.

Например, часто цитируемый случай происходит из химии кобальта (II) с ионами [Co (H 2 O) 6 ] 2+ и [CoCl 4 ] 2-.

Разница в цветах будет результатом комбинации эффекта изменения лиганда и изменения количества лигандов.


Примечание: Существует интересный диапазон соединений, описанных как «термохромные». Они меняют цвет при нагревании. Примером является [(CH 3 CH 2 ) 2 NH 2 ] 2 CuCl 4 . Он содержит ион тетрахлоркупрата (II) в сочетании с положительным ионом, который по существу является ионом аммония, в котором два атома водорода заменены этильными группами.

Это ярко-зеленое твердое вещество на холоде, которое становится ярко-желтым при 43 ° C.

Ярко-зеленое твердое вещество содержит четыре хлора, расположенные вокруг центрального иона меди (II) в виде плоской квадратной формы. На желтом они расположены в виде искаженного тетраэдра. Изменение цвета связано с изменением расположения лигандов.

Это материалы на уровне диплома. Если вы хотите следить за этим, вы можете выполнить поиск в Google (включая Google Книги) по запросу термохромный тетрахлоркупрат (II) .



 
 

Куда бы вы сейчас хотели пойти?

В комплексное меню. . .

В меню «Неорганическая химия». . .

В главное меню. . .

 

Вас также может заинтересовать:

УФ-видимая спектрометрия.. .

Это детально рассматривает происхождение цвета в органических соединениях. В нем есть больше об электромагнитном спектре, описание абсорбционного спектрометра в УФ-видимой области и объяснение того, как его можно использовать для измерения концентраций разбавленных растворов окрашенных соединений.

 

© Джим Кларк 2003 (последнее изменение - ноябрь 2014 г.)

.

Что вызывает цвет в витражах и цветных стеклах?

На главную »Металлы» Элементы цвета в витражах и цветном стекле

Элементы цвета в цветном стекле


Кобальт, золото, свинец, медь и уран использовались для окрашивания стекла

Автор статьи: Хобарт М. Кинг, доктор философии, RPG

Витражи: Три витража в Национальном соборе в Вашингтоне.C. Это один из самых популярных видов витражей в соборе. Правообладатель иллюстрации iStockphoto / От побережья до побережья.

Цвет

: самое очевидное свойство стекла

Цвет - наиболее очевидное свойство стеклянного предмета. Также может быть одним из самых интересных и красивых свойства. Цвет иногда определяет полезность стеклянного предмета, но почти всегда определяет его желательность.

Витраж: Рождество Иисуса - один из наиболее часто обрабатываемых витражей.Это окно находится в соборе Святого Михаила и Гудула в Брюсселе. Правообладатель иллюстрации iStockphoto / Jorisvo.

Рецепт цветного стекла

Первые люди, работавшие со стеклом, не могли контролировать его цвет. Затем в результате случайности и экспериментов производители стекла узнали, что добавление определенных веществ в расплав стекла может дать эффектные цвета в готовый продукт. Были обнаружены и другие вещества, которые при добавлении в расплав могут удалить цвет с Готовый проект.

Египетские стеклодувы: Уже в 3500 г. до н.э. первые настоящие бокалы производились в Месопотамии и Древнем Египте. Бусы и маленькие сосуды из выдувного стекла были одними из самых ранних предметов, сделанных из цветного стекла. Первые художники по стеклу всегда экспериментировали, чтобы улучшить свое стекло и предметы, которые они производили. Правообладатель иллюстрации iStockphoto / ilbusca.

Египтяне и месопотамцы стали экспертами в производстве цветного стекла.В восьмом веке персидский химик Абу Муса Джабир ибн Хайян, часто известный как «Гебер», записал десятки формул для производства стекло определенных цветов. Гебера часто называют «отцом химии». Он понял, что оксиды металлов были ключевыми ингредиентами для окрашивания стекла.

Цветные стеклянные бутылки: Цветные стеклянные бутылки были одними из первых товаров, произведенных в больших количествах первыми стеклодувами. Цвета были декоративными, а также защищали содержимое бутылки от света.Правообладатель иллюстрации iStockphoto / Maasik.

Цветовая палитра стекла

Как только были открыты методы производства цветного стекла, начался взрыв экспериментов. Целью было найти вещества, которые придают стеклу определенные цвета. Некоторые из самых ранних предметов из стекла были небольшими чашками, бутылки и украшения.

Религиозные организации были среди тех, кто вдохновлял первых мастеров стекла. Витражи стали очень популярные пристройки к церквям, мечетям, синагогам и другим важным зданиям более 1000 лет назад.Художники Создателю этих окон требовалась полная палитра цветов для создания реалистичного витража. Их поиски полного палитра цветов стимулировала исследования и эксперименты по производству огромного количества цветного стекла.

Витражное панно: Художник-витражист собирает панно из кусочков стекла, вырезанных по форме и удерживаемых на месте с помощью свинцового стекла. Правообладатель иллюстрации iStockphoto / KKali Nine, LLC.

Цвета продолжительности

Затем была обнаружена другая проблема.Многие цвета стекла не выдерживали год от года прямого воздействия лучи солнца. В результате получился витраж ухудшающейся красоты. Некоторые цвета со временем потемнели или изменились, в то время как другие исчезли.

Красный, очень важный цвет для использования в витражах, особенно подвержен выцветанию. Художники многих стран работали, чтобы произвести красное стекло, которое будет сохранять свой цвет в течение многих лет под прямыми солнечными лучами, проходящими через окна.В итоге за счет добавления небольшого количества золота в стекло был получен стойкий красный цвет. Это значительно увеличило стоимость стекла, но был достигнут красный цвет. Даже сегодня, если вы купите красный лист стекла, он будет стоить значительно больше, чем любой другой цвет.

Светильники из цветного стекла: Светильники с красивыми плафонами из цветного цветного стекла. Правообладатель иллюстрации iStockphoto / milosljubicic.

Стеклянные драгоценные камни: Некоторые из наиболее распространенных изделий из цветного стекла - это цветные бусины и имитация драгоценных камней.Цвет этих предметов можно точно определить по химическому составу стекла. Правообладатель иллюстрации iStockphoto / buckarooh.

Металлы, используемые для цветного стекла

Рецепт производства цветного стекла обычно включает добавление металла в стекло. Это часто достигается путем добавления порошкообразного оксида, сульфида или другого соединения этого металла на стекло, пока оно расплавлено. В таблице ниже перечислены некоторые из красители для стекла и цвета, которые они производят.Также указаны диоксид марганца и нитрат натрия. Они есть обесцвечивающие вещества - материалы, нейтрализующие красящее действие примесей в стекле.

Металлы, используемые для придания цвета стеклу
Сульфид кадмия желтый
Хлорид золота Красный
Оксид кобальта Сине-фиолетовый
Диоксид марганца фиолетовый
Оксид никеля фиолетовый
Сера Желто-янтарный
Оксид хрома Изумрудно-зеленый
Оксид урана Флуоресцентный желтый, зеленый
Оксид железа Зелено-коричневый
Оксид селена Красные
Оксиды углерода Янтарно-коричневый
Оксиды сурьмы Белый
Соединения меди Синий, Зеленый, Красный
Соединения олова Белый
Соединения свинца желтый
Диоксид марганца Средство для обесцвечивания
Нитрат натрия Средство для обесцвечивания

Чаша из стекла депрессии: Чаша из орехового дерева «синий кобальт» с рисунком «депрессивное стекло» Royal Lace, изготовленная компанией Hazel Atlas из Кларксбурга, Западная Вирджиния и Зейнсвилля, Огайо.Авторское право на фотографию Депрессия Стеклянный антиквариат.

Широко известные стеклянные цвета

Некоторые цвета стекла широко известны. Возможно, лучший пример этого - "синий кобальт", производимый добавление оксида кобальта в расплав стекла. «Вазелиновое стекло» - флуоресцентное желто-зеленое стекло, содержащее мелкие количества оксида урана. «Рубиновое золото» и «клюквенное стекло» - красные бокалы, получаемые с добавлением золота. «Селеновый рубин» - красный цвет, вызванный добавлением оксида селена, а «египетский синий» - добавление меди.

Цветные стеклянные фонари: Многие рождественские лампочки, изготовленные в начале 1900-х годов, состояли из цветного стеклянного шара и внутренней нити. Цвет шара определял цвет проходящего света.

Минералы: ключи к раскрашиванию стекла

Источниками оксидов, сульфидов и других металлических соединений, используемых для окрашивания стекла, являются минералы. Эти минералы обычно добываются, обрабатываются для удаления примесей и используются для производства красителей для стекла.Ключи к красота часто приходит прямо с Земли.


Найдите другие темы на Geology.com:


Скалы: Галереи фотографий вулканических, осадочных и метаморфических пород с описаниями.
Минералы: Информация о рудных минералах, драгоценных камнях и породообразующих минералах.
Вулканы: Статьи о вулканах, вулканических опасностях и извержениях прошлого и настоящего.
Драгоценные камни: Яркие изображения и статьи об алмазах и цветных камнях.
Общая геология: Статьи о гейзерах, маарах, дельтах, перекатах, соляных куполах, воде и многом другом!
Магазин геологии: Молотки, полевые сумки, ручные линзы, карты, книги, кирки твердости, золотые кастрюли.
Алмазы: Узнайте о свойствах алмаза, его разнообразных применениях и открытиях.
.

Почему окрашиваются соединения переходных металлов?

Химия
Наука
  • Анатомия и физиология
  • Астрономия
  • Астрофизика
  • Биология
  • Химия
  • науки о Земле
  • Наука об окружающей среде
  • Органическая химия
.

цветов ионов переходных металлов в водном растворе - сложный процент

На этом рисунке показаны цвета ионов переходных металлов, когда они находятся в водном растворе (в воде), а также выяснена причина, по которой мы видим окрашенные соединения и комплексы переходных металлов. Это помогает объяснить, например, почему ржавчина (оксид железа) имеет оранжевый цвет и почему Статуя Свободы, сделанная из меди, больше не является блестящим металлическим оранжевым цветом меди, а имеет бледно-зеленый цвет, определяемый составной медью. карбонат.

Чтобы объяснить, почему переходные металлы окрашены, мы сначала должны немного поговорить о том, как электроны в атоме расположены вокруг центрального ядра. В средней школе большинство учеников узнают, что электроны расположены в «оболочках» вокруг ядра; Хотя это полезная модель для изучения расположения электронов, существует также дополнительный уровень сложности.

Внутри оболочек электроны на самом деле расположены в особых областях на определенных энергетических уровнях, в суб-оболочках, называемых «орбиталями».Эти орбитали бывают разных форм и названы разными буквами: s, p, d, & f. Каждая из этих орбиталей может содержать различное количество электронов: s может содержать 2, p 6, d 10 и f 14. Переходные металлы уникальны в Периодической таблице, поскольку они являются единственными элементами, которые содержат частично заполненные d-орбитали, и это ключ к цветным соединениям и комплексам, которые они образуют.

Комплексы переходных металлов образуются, когда переходные металлы связаны с одним или несколькими нейтральными или отрицательно заряженными частицами неметаллов, называемыми «лигандами».Без этих связей все d-орбитали равны по энергии - однако, когда они присутствуют, некоторые d-орбитали перемещаются к более высокой энергии, чем они были раньше, в то время как некоторые переходят к более низкой энергии, создавая энергетический зазор. Это связано с тем, что из-за разной формы некоторые d-орбитали ближе к лигандам, чем другие. Электроны могут перемещаться с d-орбиталей с более низкой энергией на d-орбитали с более высокой энергией, поглощая фотон света; длина волны поглощенного света зависит от размера запрещенной зоны.Любые непоглощенные волны света проходят через непоглощенные, и это вызывает окрашенный вид соединений.

На цвет могут влиять несколько переменных. Различные переходные металлы будут иметь разные цвета; как показано на рисунке выше, разные заряды одного и того же переходного металла также могут этого добиться. Лиганд также оказывает влияние, и один и тот же заряженный ион металла может быть по-разному окрашен в зависимости от лигандов, которые с ним связаны.

Вы можете купить плакатную версию графики на сайте магазина.

Вы также можете скачать этот рисунок в формате A3 PDF здесь.


Изображение в этой статье находится под лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License. См. Рекомендации по использованию содержания сайта.

Ссылки и дополнительная литература

.

Смотрите также