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水溶液の色-金属のアクア錯イオン [C3J-東大化学 日記]

こんにちは~ (*^_^*)/

防衛医科大学の入試まであとわずかですね。

今回は、先日開催された無機化学テスト演習ゼミ後に受講生から要望のあったもののうち、イオンの水溶液とアクア錯イオンについて簡単に解説します。

水溶液の色が出題されるイオンのうちの主なモノは、以下の10種です。

クロム(Ⅲ)イオンは、くすんだ緑色のイオンで、ヒドロキソ錯イオンなども緑色になります。二クロム酸イオンクロム酸イオンも含まれるクロムイオンの価数は6価です。クロム酸イオンは正四面体構造で安定なため、酸化力を持ちません。

マンガン(Ⅱ)イオンは淡紅色で、塩化マンガン(Ⅱ)などの固体は色が確認できますが、希薄溶液はほとんど無色ですよね(過マンガン酸カリウムを使った滴定での色の変化を思い出しましょう)。過マンガン酸イオンはもちろん赤紫色です。

鉄(Ⅱ)イオンは淡緑色のイオンで、水酸化物の沈殿も緑白色です。

鉄(Ⅲ)イオンですが、水溶液の色は塩の加水分解によって生じた水酸化鉄(Ⅲ)の赤褐色によるものだといわれています。

コバルト(Ⅱ)イオンの水溶液の色は、アクア錯イオン色ですね。詳しくは後述します。

金属イオン水溶液の色.gif

・ニッケル(Ⅱ)イオンも、アクア錯イオンの色ですね。詳しくは錯イオンの回で説明しますね。

・銅(Ⅱ)イオンは、無水硫酸銅(Ⅱ)が白色粉末であることから分かるように、もともとは無色のイオンですが、ご存じの通り、水に溶けると水分子が配位して青色のテトラアクア銅(Ⅱ)イオンを形成します。硫酸銅(Ⅱ)の五水和物の結晶中では、次のような構造になっています。

CuSO4結晶の構造.gif

加熱によって水分子が脱離するとき、配位子の水(配位水)から取れていくんですよね。センター試験でも実験問題が出題されていますから、確認しておきましょう。

錯イオンをつくるときに、アクセプター(電子受容体)である金属イオンは空っぽの軌道を混成させて、ドナー(電子供与体)である配位子の非共有電子対が入れるように提供します。このとき、d軌道が混成軌道に参加すると、可視光を吸収するようになるため、有色の錯イオンになることが多いようです。

Coアクア錯イオン-イラスト.gif

 

 

 

例えば、コバルトやニッケルの錯イオンは正八面体構造で赤や緑の錯イオンになりますし、銅は正方形で青色の錯イオンになります。

それに対して、直線構造の銀や正四面体構造の亜鉛の錯イオンは、d軌道を混成に含まないので無色透明ですよね。

NiとCuアクア錯イオン.gif

 

 

 

 

 

 

さて、集団授業に限界を感じている受験生の皆さんは、予備校の第一線講師による個別指導で補完するのが、合格への近道ですよ。


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