我们知道,水合铜离子[Cu(H2O)4]2+是蓝色的。而在CuCl2和CuSO4溶液中,Cl-、SO42-均为无色的。为什么CuCl2溶液为绿色,有时CuCl2溶液也呈蓝色,而CuSO4溶液则为蓝色呢?
我们知道,Cu2+且有时CuCl2溶液呈蓝色有颜色的原因是它有未充满的d电子层,其中未成对的电子可以在可见光区被激发而显色。同时,也由于Cu2+有较低能级的空轨道,可以和含有未共用电子对的配位体络合,Cu2+有配位数2、4、6的络离子,所以在Cu2+在溶液中的具体颜色是和溶剂、以及阴离子的性质有密切关系的。也就是说:Cu2+在溶液中因形成不同的络合物而显不同的颜色。
在胆矾CuSO4.5H2O中,CuSO4.5H2O的化学式也可以写成[Cu(H2O)4]CuSO4.H2O,胆矾呈蓝色是因为[Cu(H2O)4]2+呈蓝色。
CuSO4.5H2O溶于水后,仍以[Cu(H2O)4]2+存在于溶液中,若溶于过量的水中,还会形成[Cu(H2O)6]2+,但无论是[Cu(H2O)4]2+还是[Cu(H2O)6]2+络离子,都是蓝色的,所以CuSO4溶液无论如何浓稀都显蓝色。
无水氯化铜呈棕黄色,常以(CuCl2)n的形式存在,溶于少量水时形成[Cu(H2O)4]2+和[CuCl4]2-络离子:
(CuCl2)2+4H2O=[Cu(H2O)4]2++[CuCl4]2-
[Cu(H2O)4]2+显蓝色,[CuCl4]2-显绿色,它们共存时的混合色则为绿色,
在浓的CuCl2溶液中,Cu2+主要以[CuCl4]2-存在,由于[CuCl4]2-其稳定性大于[Cu(H2O)4]2+,溶液中存在着较多的[CuCl4]2-离子,[Cu(H2O)4]2+离子则较少,所以浓的CuCl2溶液显绿色。
稀释CuCl2溶液时,由于水量增加,电离平衡向右移动,[CuCl4]2-离子减少,[Cu(H2O)4]2+离子增加,绿色向蓝色变化。当溶液相当稀时,几乎均为[Cu(H2O)4]2+,[CuCl4]2-很少,所以通常稀CuCl2溶液显蓝色。