今日考えたいのは 銅錯体 についてです。
硫酸銅は2価の銅イオン と硫酸イオン のイオン結晶 です。これ自体は白い粉なのですが、水に溶けると 青色 に呈色します。
飽和量以上の硫酸銅を加えると結晶が析出しますが、その結晶の色も綺麗な 青色 となります。硫酸銅(Ⅱ)五水和物と呼ばれるもので、化学式で書くと
となります。これは、2価の硫酸銅に5つの水分子 が配位結合していることを表します。(あとで配位結合とは何かについては説明します。)
実際を見てみると、とても綺麗な色をしていますね。
(ちなみに、こちらは自分で買った私物です。笑) 硫酸銅の水和物は高校化学でも扱うので、化学好きの人にはおなじみかもしれませんね。
※なお、硫酸銅の結晶は毒性がありますので、購入を希望される方はよくよく調べた上で、取り扱いには十分ご注意ください。
水溶液の中の銅も、結晶の方の銅も、どちらも 錯体 と呼ばれる種類のものになっています。今日考えたいテーマは
銅錯体がなぜ 青色 になるのか
です。
今日も色について深く掘り下げていきたいと思います!
前回も色に関する話だったので「またか」と思った人もいるかもしれません。前回書いた通り、tsujimotterは「色」という概念が大好きなのです。色の仕組みを理解することが、一種のライフワークといっても過言ではありません。
YouTubeで「硫酸銅五水和物」等で検索してみると、硫酸銅(Ⅱ)五水和物を加熱することで、無水結晶が得られることを示す実験動画が紹介されています。
www.youtube.com
水が加わることで結晶が青色に変化することが見て取れますね。いったいどうして、水が加わると青色にかわるのでしょうか?
色の仕組みを紐解く上で、重要なキーワードは 2つ です。
一つは d軌道 です。前回までは、ほとんど炭素しか扱わなかったので、d軌道は登場しませんでした。遷移元素と呼ばれる元素の性質は、このd軌道がとても重要です。
また、もう一つのキーワードは 群論 です。色の仕組みを説明するのに群論が使えるというのは、私にとって大変驚きの事実でした。群論は「対称性」についての学問だといってよいと思いますが、今回は 分子と軌道の対称性 を追求します。
大変面白い話だと思いますので、よろしければ最後までお付き合いください。
続きを読む