Couleurs et magnétisme

Les complexes de métaux de transition présentent une variété de différentes couleurs, attribué à l'absorption de longueurs d'onde spécifiques de la lumière visible par ces composés. La lumière est absorbée lorsqu'elle a l'énergie nécessaire pour exciter un électron d'un niveau d'énergie inférieur à un niveau supérieur. Par conséquent, les complexes de métaux de transition en général absorbent la lumière correspondant à la division du champ d'énergie cristallin, ou delta, du complexe, qui est généralement dans le domaine de la lumière visible.

Par exemple, l'hexafluorocobaltate absorbe fortement la lumière rouge mais absorbe très peu la lumière verte, le faisant apparaître de couleur verte. L'Hexaamminecobalt qui a un delta supérieur, absorbe fortement la lumière bleue à haute énergie mais absorbe très peu la lumière jaune. En conséquence, l'hexaamminécobalt apparaît de couleur jaune.

Les effets du petit delta de l'hexafluorocobaltate ne se limitent pas à sa couleur. Lorsque le delta est suffisamment bas, comme pour l'hexafluorocobaltate les électrons occupent seuls les orbitales d'énergie supérieure avant de se coupler dans les orbitales à faible énergie. Ici, le delta est plus petit que l'énergie d'appariement de rotation l'énergie de la répulsion électrostatique entre électrons dans la même orbite.

En tant que tel, il est plus énergétiquement réalisable pour que les électrons surmontent le delta et occupent des orbitales à haute énergie que de surmonter l'énergie d'appariement de rotation pour s'apparier dans les orbitales de basse énergie. En revanche, dans l'hexaamminécobalt le delta est supérieur à l'énergie d'appariement de rotation. En conséquence, les électrons se couplent dans les orbitales à plus faible énergie, laissant vacantes les orbitales d'énergie supérieure, comme prévu de le principe de Hund.

En conséquence de cette différence en distribution électronique, tandis que l'ion Co a quatre électrons non appariés dans l'hexafluorocobaltate il a zéro électrons non appariés dans l'hexaamminécobalt En conséquence, le premier est classé comme un complexe à rotation élevé et ce dernier est étiqueté comme un complexe à faible rotation. En général, les ligands à champ faible, qui sont associés à de petites valeurs de delta, conduisent à des complexes à spin élevé, tandis que les ligands à champ fort, qui favorisent des valeurs élevées de delta, forment des complexes à faibles rotations. Les complexes à rotation élevé et à faible rotation peuvent présenter des propriétés magnétiques.

Par exemple, l'hexafluorocobaltate à rotation élevée est attiré par un aimant en raison de ses électrons non appariés et s'appelle paramagnétique. Pendant ce temps, l'hexaamminécobalt à faible rotation est repoussé par un aimant et étiqueté comme diamagnétique.