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| Bild 1: Farbreihe von verschiedenen Aquakomplexen |
| (Foto: Sandra) |
Woher kommt die Farbe der Komplexe? Beispiel Hexaaquakomplexe
Experimente:
Versuch: Farbeinfluss des Zentralteilchens bei Hexaaquakomplexen
verschiedener Übergangsmetalle
Versuch: Farbeinfluss der Liganden bei verschiedenen Eisen(III)komplexen
Ein Stoff erscheint uns farbig, wenn er aus dem sichtbaren Bereich des Spektrums Teile
der Strahlung absorbiert. Dabei werden Elektronen auf höhere Energie-Zustände gehoben sowie
Molekülschwingungen angeregt. Damit wird deutlich, dass die Absorption von elektromagnetischer
Strahlung und folglich auch die Farbigkeit von den Bindungszuständen im Molekül abhängen.
Aus diesem Grund nehmen bei Komplexverbindungen die Art des Zentralteilchens sowie der
Bindungstyp zu den Liganden, Koordinationszahl und Anordnung der Liganden Einfluss auf die Farbigkeit.
1 Farbeinfluss des Zentralteilchens
Aquakomplexe haben die allgemeine Formel:
[M(H2O)m]n+
Die folgende Tabelle zeigt, welche Farbe die Aquakomplexverbindungen haben.
| mit M = | Cr3+ | Mn2+ | Cu2+ | Ni2+ | Co2+ | Fe2+ | Fe3+ |
| Farbe | violett | farblos,
in allerhöchsten Konzentrationen rosa |
blassblau | blassgrün | rosarot | blassgrün | blassviolett |
| Struktur | oktaedrisch | oktaedrisch | quadratisch-planar | oktaedrisch | oktaedrisch | oktaedrisch | oktaedrisch |
Löst man aber verschiedene Metallsalze in Wasser (-> Versuch), so beobachten wir ganz andere Farben als die in der Tabelle aufgeführten. Chrom(III)-salze zum Beispiel sind in Lösung ihrer Salze nicht violett, sondern grün. Das liegt an den anderen potentiellen Liganden, die sich ja noch in der Lösung befinden und die wir nicht aus den Augen verlieren dürfen. Bei Chrom(III)-salzen sind das normalerweise die Chlorid- und der Sulfat-Ionen. Die bilden zusammen mit Wassermolekülen die allseits bekannten grünen Chrom(III)-Komplexe. In denen finden sich weniger also weniger als sechs Wassermoleküle.
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| Bild 1: Farbreihe von verschiedenen Aquakomplexen |
| (Foto: Sandra) |
Mangan(II)-, Eisen(II)- und Eisen(III)-Aquakomplexe sind übrigens so unauffällig gefärbt, dass man ihre
eigentliche Farbe erst in hoher Konzentration erkennt.
Jedes Atom besitzt eine andere Elektronenkonfiguration. Damit besitzen die Valenzelektronen verschiedener Zentralteilchen auch unterschiedliche Grundzustände. Folglich zeigen Komplexe mit gleicher Anordnung und gleichen Liganden trotzdem unterschiedliche Färbungen.
2 Farbeinfluss der Liganden
Auch Komplexe unterschiedlicher Liganden, die dasselbe Zentralteilchen besitzen, sind
meist unterschiedlich gefärbt. So haben z. B. verschiedene Eisen(III)-Komplexe völlig unterschiedliche Farben
(-> Versuch).
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| Bild 2: Farbreihe verschiedener Eisen(III)-Komplexlösungen |
| (Foto: Sandra) |
Dabei handelt es sich um folgende Eisen(III)-Komplexe:
| Komplex | [Fe(H2O)6]3+ | [FeCl(H2O)5]2+ | [Fe(SCN)3] | [FeF6]3- |
| Farbe | blassviolett | gelb | rot | farblos |
Der Grund für die unterschiedlichen Färbungen hängt mit dem Ligandenfeld zusammen, das durch die verschiedenen Liganden erzeugt wird. Denn dieses starke elektrische Feld nimmt auch großen Einfluss auf die Energieniveaus der Elektronen in den Komplexverbindungen. Klicke hier.
Die Farben und Spektren aller Aqua-Ionen finden sich bei:
A. B. P. Leaver: Inorganic Electronic Spectroskopy. Elsevier 1983.
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