Al igual que muchos complejos de metales de transición, el pentahidrato de sulfato de cobre (II) es de colores brillantes; Los cristales de esta hermosa sustancia son de un tono azul pálido. Su color proviene de la química y la física de su composición, o más específicamente, del tipo de enlaces que forma con los iones sulfato y las moléculas de agua unidas al cobre.
Orbitales

Los electrones exhiben ondas- dualidad de partículas, lo que significa que tienen propiedades de onda y propiedades de partículas. El comportamiento de un electrón en un átomo se describe mediante una ecuación de onda llamada función de onda. El cuadrado de la función de onda da la probabilidad de que el electrón se encuentre en un punto particular en cualquier momento dado. Las funciones de onda de los electrones en los átomos también se llaman orbitales atómicos. Los químicos nombran orbitales atómicos usando un número para designar el nivel de energía del orbital seguido de una letra para designar el tipo de orbital. Para elementos en el cuarto período de la tabla periódica o superior, solo necesita enfocarse en tres tipos de orbitales, a saber, s, p y d. Para tener una idea de la forma de estos orbitales, vea el enlace en la sección de recursos.
División del campo de cristal

El ion de cobre en el sulfato de cobre (II) ha perdido dos electrones, por lo que tiene un + 2 carga. Tiene nueve electrones en su nivel de energía más externo o capa; Estos llamados electrones de valencia ocupan todos los orbitales 3D. Las moléculas de agua y los iones de sulfato son atraídos por la carga positiva en el ion de cobre, por lo que se acercan y se organizan alrededor de él en una configuración octaédrica. En consecuencia, dos de los cinco orbitales 3d del ion cobre se alinean a lo largo de los ejes por los cuales se aproximan los iones sulfato y las moléculas de agua; Como los electrones en estos orbitales y los electrones en las moléculas /iones tienen carga negativa, se repelen entre sí. Finalmente, entonces, dos de los cinco orbitales 3d han aumentado la energía; estos se llaman, por ejemplo, los orbitales. Los otros tres, por el contrario, tienen una energía disminuida y se denominan orbitales t2g.
Absorción de luz

El complejo de coordinación absorberá un fotón de luz si tiene una energía equivalente a la diferencia entre el estado que ocupa un electrón ahora y la energía de otro estado disponible para él. En consecuencia, el complejo de sulfato de cobre puede absorber fotones de luz con energías equivalentes a la diferencia de energía entre t2g y, por ejemplo, los orbitales. Como sucede, la diferencia de energía para el complejo de sulfato de cobre es equivalente a la diferencia de energía para los fotones de luz en la región rojo-naranja del espectro. Como la luz rojiza se absorbe mientras se transmite la luz azul, el sulfato de cobre aparece azul.
Disolviendo en agua

Cuando el sulfato de cobre se disuelve en agua, los iones de cobre y sulfato se disocian. Ahora el ion de cobre forma un complejo octaédrico donde está rodeado por seis moléculas de agua. Sin embargo, el efecto sigue siendo muy similar, porque la división entre los orbitales t2g y, por ejemplo, los orbitales en este nuevo complejo sigue siendo tal que la luz naranja rojiza se absorbe y se ve una solución de color azul.