¿Por qué el color del hidróxido de cobalto depende de la base?

El color de cualquier molécula está determinado por su capacidad de absorber fotones en la porción visible del espectro. Estos fotones son típicamente absorbidos por la brecha entre los orbitales desocupados más altos ocupados y los más bajos (la brecha HOMO / LUMO) de la molécula, y los orbitales circundantes.

de HOMO / LUMO – Wikipedia

Imagine el ion cobalto, no como un átomo aislado que cuelga en el espacio, sino como un compuesto coordinado con las diversas moléculas de agua apretadas alrededor del átomo central.

imagen de “Estructura y reactividad en química”

La coordinación de los numerosos pares solitarios de las moléculas de agua con el átomo de cobalto forma enlaces, y estos enlaces tienen niveles de energía, la energía necesaria para estirar (formar y romper) esos enlaces. Cuando un fotón de luz interactúa con esos enlaces, tal vez sea un poco análogo a tocar las cuerdas de una guitarra: las fuerzas de enlace diferentes cambian la frecuencia de resonancia del enlace, por lo que obtienes diferentes frecuencias de luz.

Para los complejos de coordinación de cobalto, el color de la molécula depende no solo de la unión directa de la molécula, sino también de la elección de los contraiones en el complejo molecular extendido. En la imagen de arriba, ve dos contraiones de cloruro alrededor del complejo de cobalto, y estos contraiones afectan el balance general de las cargas electrónicas en el complejo más grande. Si elige diferentes contraiones, es muy probable que haya cambios (a veces sutiles, pero a veces dramáticos) en el color de la molécula en su conjunto.

Los iones de amonio también son un caso especial: en muchos casos, los iones de amonio intercambiarán lugares con las moléculas de agua unidas al átomo de cobalto en el centro de la molécula, formando compuestos completamente nuevos.

Entonces, hay un par de teorías diferentes que podrías desarrollar: podrías tener un efecto de las diferencias en los contraiones del complejo molecular, o podrías tener cambios en los ligandos que rodean el átomo de cobalto, los cuales podrían resultar en diferencias de color. No confío en la información suministrada y mi conocimiento limitado de la química del cobalto para saber si una u otra explicación es más o menos probable, pero para el conocimiento de propósito general, saber que la estructura electrónica que rodea una molécula determina El color del compuesto es el hecho importante que debe recordar.

Para obtener información más detallada, es posible que desee leer más sobre el solvatocromismo y los complejos de coordinación.