Kemi

Farver ved tungtopløselige salte

26. februar 2006 af michael_1.g (Slettet)

Vi har lavet det meget simple forsøg i kemi, hvor man skal påvise, at der er halogenider i en opløsning (helt præcist var det saltvand, hvor vi titrerede sølvnitrat ned for at bestemme, hvor meget Cl- og andet, der var i opløsningen. Vi tilsatte K2CrO4 som indikator).

Mit spørgsmål: Hvorfor er sølvchromat rødt, mens sølvchlorid er hvidt?

Brugbart svar (0)

Svar #1
26. februar 2006 af frodo (Slettet)

det kan man ikke svare simpelt på. Det kræver detaljerede kvantekemiske beregninger om energiniveauerne i stofferne, som jeg ikke behersker.

Svar #2
26. februar 2006 af michael_1.g (Slettet)

Men er det elektronerne _mellem_ atomerne (de elektroner, der indgår i bindingerne), der absorberer/tilbagekaster lyset?

Brugbart svar (0)

Svar #3
26. februar 2006 af frodo (Slettet)

ja, det er elektronernes energiniveauer der frembringer lys.

Men det er ikke nødvendigvis de der indgår _i_ bindingerne. Men oftest er det disse der påvirkes mest.

Brugbart svar (0)

Svar #4
27. februar 2006 af Larsendrengen (Slettet)

Når man sammenligner AgCl og Ag2CrO4, så kan man se at det er anionen som er forskellen. Ag+ ionen i opløsning er farveløs, dvs. absorberer ikke i det synlige område. Ligeledes gør Cl- heller ikke. Derfor vil krystaller af AgCl reflekterer al lyset, og derfor se hvidt ud.

I Ag2CrO4 er det chromat ionen som giver farven orange. Det skyldes elektroniske overgnage fra O til Cr, som kaldes ligand-til-metal overgange. Overgangsmetallerne som chrom er kendetegnet ved at have mange flotte farver, da deres d-niveau ikke er fyldt op. De elektroniske overgange mellem d-orbitalerne har energier som ligger i det synlige område.

Et andet godt eksempel på d-niveuaer og farver er:

Cu(2+) som giver flotte farver i vand, og farven afhænger af de ligander der sidder på. Cu(OH2)4(2+) blå, CuCl4(2-) gul osv osv. Cu(2+) er et d9 system, og man skal huske at der kan være 10 elektroner i d-niveauet. Derfor er der mulighed for overgange i d-niveauet.

Cu(+) er et d10 system, ingen mulighed for overgange i d-niveauet da det er fyldt op, og Cu(+) er farveløs.

Brugbart svar (0)

Svar #5
27. februar 2006 af frodo (Slettet)

det hører med til forklaringen, at d-orbitalernes energi opdeles i et ikke kugle-symmetrisk ligandfelt.

Man får 2 forskellige energiniveauer for d-orbitalerne, som afhænger af hvad der sidder bundet til centralatomet.

Og energidifferensen herimellem passer præcist med synligt lys.

Brugbart svar (0)

Svar #6
27. februar 2006 af KemiKasper (Slettet)

#4. Hvordan forklarer vi egentlig at Ag2CrO4 ikke er "særlig chromatfarvet", men kraftigt rødt?

Når man klistrer ligander på sin metalion splitter energierne op i flere niveauer afhængig af geometrien. Hvor stor energiforskellen er afhænger ligandernes placering i den spektrokemiske serie. Hvis vi kigger på regulære oktaedriske komplekser opsplitter d-orbitalerne til 2 niveauer med en energiforskel der skrives: "10Dq" eller "Delta". For oktaedriske komplekser ligger alle de værdier mellem 72 kJ/mol ([NiBr6](4-)) og 598 kJ/mol ([Pt(CN)6](2-)). Sammenlign hermed at synligt lys har energien 300 kJ/mol - 150 kJ/mol. De to forbindelser absorberer dermed ikke lys i det synlige område og bromid- og cyanid-liganden ligger da også i hver sin ende af den spektrokemiske serie. Bromid danner kun en lille energiforskel mellem orbitalerne så det kræver ikke meget energi at frembringe en d-d-overgang, mens cyanid

Brugbart svar (0)

Svar #7
27. februar 2006 af KemiKasper (Slettet)

det sluttede lidt brat..

"frembringer en kraftigere energiforskel der kun vil absorbere UV-stråling."

Brugbart svar (0)

Svar #8
27. februar 2006 af KemiKasper (Slettet)

Måske skal det præciseres at der selvfølgelig findes farvede bromid og cyanid-komplekser.

Brugbart svar (0)

Svar #9
27. februar 2006 af Larsendrengen (Slettet)

Ag2CrO4 er rigtig nok rød (havde jeg glemt, selvom jeg en gang har lavet en Mohr titrering), og jeg er organisk kemiker, så uorganisk er ikke der hvor min ekspertise ligger. Men udfra din forklaring har jeg svært ved at læse hvorfor Ag2CrO4 skulle være rød istedet for "klassisk" gul. Bly og Zn chromat er gule. CrO4(2-) er jo ikke octaedrisk, men tetraedrisk, så jeg kan ikke forstå hvorfor octaedriske komplexer inddrages. Jeg ved godt at octaedriske komplexer er "nemmest" at forklare udfra et ligand-felt synspunkt, da det altid er det som bliver anvendt som eksempel i diverse lærerbøger.

Så din forklaring dækker (efter min mening) kun hvorfor farven ændres når liganden ændres. Her er det mod-ionen (Ag+) som åbenbart er med til dette farveskift. Om det skyldes en egenskab
som forårsages af selve krystalpakningen ved jeg ikke.

Brugbart svar (0)

Svar #10
27. februar 2006 af KemiKasper (Slettet)

Det skulle sådan set ikke fremstå som en forklaring, for jeg kan ikke foreklare det.
Det andet var bare en kommentar til diskussionen i tråden om energiniveauer i komplekser generelt.

Brugbart svar (0)

Svar #11
27. februar 2006 af Larsendrengen (Slettet)

Ok, så forstår jeg bedre.

Jeg ville også gerne vide hvorfor det er rødt.

Svar #12
27. februar 2006 af michael_1.g (Slettet)

Så... Nu har jeg tygget mig igennem det, I har skrevet. Og jeg fatter desværre ikke så meget af det.
Derfor vil jeg slet ikke kommentere det.

Jeg har dog et spørgsmål alligevel.

I bøger, når de tegner et diagram for et exciteret elektron (nederst er grundtilstanden etc.), er det let at forestille sig at elektronen "springer" til et højere energiniveau.
Jeg kan bare ikke se, hvordan det ville se ud i en kemisk binding, hvor elektroner "fiser" rundt mellem to atomer, hvis det sker at en elektron kommer i exciteret tilstand.
Ikke kun fordi det vil være umuligt på papiret, jeg kan heller ikke se det for mig som en tre-dimensionel figur.

Hvad er det, der holder elektronerne, hvor de er (i exciteret tilstand), og hvorfor er det lige dér, det vil være? Hvorfor skal der lige præcis en bestemt energimængde til at bringe dem op...

Brugbart svar (0)

Svar #13
27. februar 2006 af Larsendrengen (Slettet)

Når et molekyle (jeg omtaler kun et organisk molekyle da det er lidt enklere) befinder sig i grundtilstanden, vil dets HOMO (Higest Occupied Molecular Orbital) være besat med to elektroner med hvert sit spin. Der kan kun være to elektroner i hver orbital. Denne HOMO er en bindende orbital, dvs. det er en stabiliserende binding. Når en elektron så exciteres (f.eks. vha af lys/fotoner), vil den havne i LUMO (Lowest Unoccupied Molecular Orbital), som er en anti-bindende orbital. Hvis vi ser bort fra spinnet, så vil det netto set give en destabiliserende effekt. Faktisk er der kun 1 elektron (den som er tilbage i HOMO'en) til at danne kemisk binding, da elektronen i den anti-bindende ikke bidrager til bindingsdannelse, tværtimod. Det er svært at visualisere dette, men tro mig, der er masser af eksperimentelt data der understøtter dette.

Nu er det så yderligere sådan at naturen er kvantiseret, dvs. der er en bestemt energiforskel mellem HOMO-LUMO, som svarer til en bestemt fotonenergi. Elektronen har det ikke så godt i denne tilstand og vil gerne tilbage til grundtilstanden under udsendelse af en foton (dette kaldes fluorescens eller phosphorescens, alt afhængig hvilken spinmultiplicitet der er tale om). SÅ længe man lyser "hopper" elektronen op og ned, og hvis man holder op med at lyse, så havner molekylet igen i grundtilstanden. Molekylers farve(r) skyldes netop overgangen fra HOMO --> LUMO, og alt afhængig hvor stor energiforskellen er, så kan det ligge i UV eller i det synlige område.

I uorganiske komplexer er det principelt det samme, men der indgår flere orbitaler, og det lidt sværere at forklare, men det er i grunden det samme.

Det er svært at forklare det mere simpelt - desværre.

Svar #14
27. februar 2006 af michael_1.g (Slettet)

Ja, det er det, der er problemet. Jeg kan ikke forestille mig, hvordan det vil se ud. Men det er nok fordi jeg har set for mange illustrationer af det...

Brugbart svar (0)

Svar #15
28. februar 2006 af Larsendrengen (Slettet)

Jeg synes nu ikke du skal fortvivle. Det kræver en masse anden viden om dette område bl.a kvantemekanik, og så en mere atomar/molekylær forståelse af tingene, før det bliver lettere at forstå.

Så det skal nok komme hvis du vælger kemi-vejen.

Skriv et svar til: Farver ved tungtopløselige salte

Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk? Klik her for at oprette en bruger.