「きれい…」
奏が見つめる試験管には、鮮やかな青色の溶液が入っていた。
「硫酸銅水溶液だよ」透真が説明する。
「なぜ青いんですか？」
玲が近づいてきた。「銅イオンが水分子と錯体を作っているから」
「錯体？」
「中心金属イオンに、配位子という分子が結合した構造」
ミリアが別の試験管を取り出した。中身は緑色だった。「Nickel chloride」
「ニッケルは緑色なんですね」
「正確には、六水和ニッケル(II)イオンが緑色」玲が訂正する。
透真が興奮気味に別の例を出した。「じゃあこれは？」鮮やかな紫色。
「過マンガン酸カリウム」奏が答える。
「正解。マンガン(VII)イオンが紫色を示す」
「でも、なぜ金属イオンで色が違うんですか？」奏が本質を問う。
玲が図を描き始めた。「遷移金属は、d軌道に不完全に電子が入ってる」
「d軌道？」
「電子が存在できる領域の一つ。遷移金属では、d軌道が部分的に満たされている」
ミリアが補足した。「配位子が近づくと、d軌道のエネルギーが分裂する」
「配位子場分裂」玲が用語を言った。
透真が立体模型を組み立てた。「六つの配位子が八面体状に配置される」
「すると、五つのd軌道が、エネルギー的に二つのグループに分かれる」
奏がノートに描こうとして、うまくいかない。「難しい…」
「簡単に言うと」玲が優しく説明する。「配位子がある方向のd軌道は、エネルギーが上がる。反発するから」
「配位子がない方向のd軌道は、比較的エネルギーが低いまま」
ミリアが図を描いて見せた。きれいに整理された軌道図。
「このエネルギー差が、吸収する光の色を決める」玲が続ける。
「銅イオンの場合、赤色の光を吸収する。だから、補色の青色が見える」
透真が色環を取り出した。「吸収する色と、見える色は補色関係」
「赤を吸収すれば青、緑を吸収すれば紫が見える」
奏が理解し始めた。「じゃあ、配位子を変えると色も変わる？」
「鋭い」玲が認めた。
ミリアが実験を始めた。銅イオン溶液にアンモニアを加える。
色が変わった。淡い青から、濃い青へ。
「テトラアンミン銅(II)イオン」玲が解説する。「配位子が水からアンモニアに変わった」
「配位子が変わると、d軌道の分裂幅も変わる」
「だから吸収する光の波長が変わって、色が変わる」
透真が別の実験をした。ニッケル溶液に塩酸を濃縮して加える。
緑色が青色に変わった。
「六配位から四配位に変わった。構造が変わると、分裂幅も変わる」
奏が感動した顔をした。「錯体って、すごく敏感なんですね」
「そう。だから、分析化学では錯体の色変化を利用する」
ミリアが静かに言った。「ヘモグロビンも錯体」
「ヘモグロビン？」
「鉄イオンを中心に持つ錯体。酸素が配位すると、色が変わる」
「動脈血が鮮やかな赤で、静脈血が暗い赤なのは、そのため」玲が補足する。
「血液の色も、配位子の違い…」奏が呟く。
透真が生物の教科書を開いた。「葉緑素も錯体。中心はマグネシウム」
「ビタミンB12も。中心はコバルト」
ミリアが最後に言った。「錯体は生命の色彩を作る」
玲が窓の外を見た。「植物の緑、血液の赤、空の青。全部、電子の励起による光の吸収」
「錯体の中心で光るもの、それは遷移金属の電子」
奏がノートに大きく書いた。「色は、電子のエネルギー差を見せる窓」
夕日が実験室を照らす。錯体は今日も、光と電子の対話を続けている。