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Université · 20 min

Pourquoi les complexes du cuivre(II) changent de couleur

Basculez entre [Cu(HX2O)X6]X2+\ce{[Cu(H2O)6]^{2+}}, [Cu(NHX3)X4]X2+\ce{[Cu(NH3)4]^{2+}} et [CuClX4]X2−\ce{[CuCl4]^{2-}} et reliez chaque couleur à l’éclatement Δ\Delta du champ de ligands.

Objectif

Classez les ligands ClX−\ce{Cl^-}, HX2O\ce{H2O}, NHX3\ce{NH3} par force de champ d’après la couleur de chaque complexe.

Matériel et réactifs

Trois fioles de solution de cuivre(II) dans différents environnements de ligands, avec la série spectrochimique en référence.

Procédure

  1. Choisissez le mode eau : l’ion hexaaqua est bleu pâle. Notez la longueur d’onde absorbée.
  2. Passez à l’ammoniac : l’excès de NHX3\ce{NH3} remplace les ligands eau et la couleur devient bleu-violet foncé.
  3. Passez à HCl\ce{HCl} concentré : l’ion tétraédrique [CuClX4]X2−\ce{[CuCl4]^{2-}} est vert-jaune. Comparez les trois couleurs.

À observer

  • [Cu(HX2O)X6]X2+\ce{[Cu(H2O)6]^{2+}} bleu pâle → [Cu(NHX3)X4]X2+\ce{[Cu(NH3)4]^{2+}} bleu-violet foncé → [CuClX4]X2−\ce{[CuCl4]^{2-}} vert-jaune.
  • La longueur d’onde absorbée passe d’environ 800 nm (champ faible) à ≈ 600 nm (champ plus fort) : Δ\Delta croît selon ClX−<HX2O<NHX3\ce{Cl^-} < \ce{H2O} < \ce{NH3}.

Explication

Un ion Cu(II) d9d^9 dans un champ de ligands absorbe un photon d’énergie égale à l’éclatement d–d : E=hν=ΔE = h\nu = \Delta. Les ligands à champ fort donnent un grand Δ\Delta, donc l’absorption se décale vers les courtes longueurs d’onde et la couleur complémentaire observée change : bleu pâle pour [Cu(HX2O)X6]X2+\ce{[Cu(H2O)6]^{2+}} (λabs≈800\lambda_{abs} \approx 800 nm), bleu-violet foncé pour [Cu(NHX3)X4]X2+\ce{[Cu(NH3)4]^{2+}} (≈600\approx 600 nm), vert-jaune pour le tétraédrique [CuClX4]X2−\ce{[CuCl4]^{2-}} dont l’éclatement n’est que Δt≈49Δo\Delta_t \approx \frac{4}{9}\Delta_o. Cet ordre est la série spectrochimique.

Chimistes associés

Alfred Werner

Sujets liés

Propriétés magnétiques et couleur des complexesThéorie du champ cristallin, théorie du champ des ligands

Expérience virtuelle : un modèle simplifié pour construire l’intuition. Elle ne remplace ni le travail réel en laboratoire ni la formation à la sécurité ; ne la reproduisez pas chez vous sans encadrement.