淺談過渡金屬配合物的顏色

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1、淺談過渡金屬配合物的顏色能源1103班鄔嬌嬌通過對基礎(chǔ)化學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí),我了解了一些基本的關(guān)于過渡金屬配合物的知識。在這里我想淺顯地談一些我對過渡金屬配合物豐富的顏色及其形成原因、影響其顏色的因素的認(rèn)識。一、過渡金屬配合物的顏色:(見附表)二、過渡金屬配合物的形成原因:(1)顏色的形成顏色是人對光產(chǎn)生的一種感覺,當(dāng)一束光的波長在一定范圍內(nèi)時(shí),這束光就可以被人眼看到,人就可以感覺到這束光的顏色。這個(gè)范圍是400nm‐770nm。我們看到的光除了由光源直接發(fā)射的光之外,大多數(shù)是由物體反射的光。物體除了反射光以外,也在吸收光,吸收光的波長與反射光波長一致,而且它們所能吸收的光是限定的

2、,即它們只能吸收某一波長或波長范圍的光。這一點(diǎn)是由物體自身的結(jié)構(gòu)決定。大量事實(shí)表明,對于過渡金屬元素來說,其d電子的狀態(tài)是影響其顏色的決定性因素(對于鑭系、錒系的元素,f電子同樣影響重大)。還有一點(diǎn)需要提及,當(dāng)我們在復(fù)色光(比如白光)中去掉一種波長的光時(shí),它的補(bǔ)色光將會(huì)很明顯的被觀察到,這被稱之為減色效應(yīng)。物質(zhì)吸收的顏色于物質(zhì)呈現(xiàn)的顏色互為補(bǔ)色。下表位物質(zhì)吸收顏色于物質(zhì)呈現(xiàn)顏色的互補(bǔ)關(guān)系。(1)晶體場理論解釋過渡金屬配合物顏色的形成含d1~d9的過渡金屬配離子,由于d軌道沒有充滿,d電子可以吸收某一波長的可見光能量而從能量較低的t2g軌道躍遷至能量較高的eg軌道(稱之為d‐d

3、躍遷),從而使得被吸收的光的補(bǔ)色可見(減色效應(yīng)),因此過渡金屬離子顯色。d‐d躍遷的能量恰好等于軌道之間的分裂能Δ0E(eg)-E(t2g)=Δ0=hν=hc/λc:光速,c=2.9979×1010cm/sh:Planck常數(shù),h=6.6262×10-34J·s故光能與波數(shù)(ν=1/λ,單位:cm-1)成正比配離子吸收光的能量一般為10000~30000cm-1,包括了全部可見光區(qū),因而配離子一般都有顏色。故由上可知,配離子形成的化合物有顏色的兩個(gè)條件是:d軌道上的電子沒有全充滿。配離子吸收光的能量在可見光能量范圍之內(nèi)。一、影響過渡金屬配合物的顏色的因素:內(nèi)因:元素的核外電子

4、排布(尤其是d和f電子排布)配體的不同以及配位方式不同外因:光照強(qiáng)度溫度溶液濃度、厚度、器壁影響對于過渡金屬元素來說,d電子的排布是核心要素。(1)同一金屬離子與不同配位體形成的配合物具有不同的顏色。分裂能△越大,d-d躍遷吸收譜帶依次向短波方向移動(dòng),使配合物顏色依次加深。如CuCl42-(綠)、Cu(H2O)42+(藍(lán))、Cu(NH3)42-(深藍(lán))(2)同種配位體的同一金屬元素的配合物,隨中心離子氧化態(tài)升高,分裂能△增大,顏色加深。如過渡元素的三價(jià)離子水溶液比二價(jià)離子水溶液顏色深,鐵(Ⅲ)水溶液一般為紅棕色,鐵(Ⅱ)一般為淺綠色。(3)同族過渡元素的同配位體、同價(jià)態(tài)配合物

5、的分裂能隨周期數(shù)增大而增大,所以從上到下顏色加深。當(dāng)分裂能太大,使物質(zhì)的最大吸收峰在紫外光區(qū),物質(zhì)呈現(xiàn)無色。附表:過渡金屬配合物的顏色銅化合物:CuF紅;CuCl白↓;CuBr黃↓;CuI棕黃↓;CuCN白↓;Cu2O暗紅;Cu2S黑;CuF2白;CuCl2棕黃(溶液黃綠);CuBr2棕;Cu(CN)2棕黃;CuO黑;CuS黑↓;CuSO4無色;CuSO4·5H2O藍(lán);Cu(OH)2淡藍(lán)↓;Cu(OH)2·CuCO3墨綠;[Cu(H2O)4]2+藍(lán);[Cu(OH)4]2‐藍(lán)紫;[Cu(NH3)4]2+深藍(lán);[CuCl4]2黃;[Cu(en)2]2+深藍(lán)紫;炔銅紅↓.銀化合物:

6、AgOH白(常溫分解);Ag2O黑;新制AgOH棕黃(混有Ag2O);蛋白銀(AgNO3滴手上)黑↓;AgF白;AgCl白↓;AgBr淡黃↓;AgI黃↓(膠體);Ag2S黑↓;Ag4[Fe(CN)6]白↓;Ag3[Fe(CN)6]白↓;Ag+,[Ag(NH3)2]+,[Ag(S2O3)2]3‐,[Ag(CN)2]‐無色.金化合物:HAuCl4·3H2O亮黃晶體;KAuCl4·1.5H2O無色片狀晶體;Au2O3黑;H[Au(NO3)4]·3H2O黃色晶體;AuBr灰黃↓;AuI檸檬黃↓.鋅化合物:ZnO白(鋅白顏料)↓;ZnI2無色;ZnS白↓;ZnCl2白色晶體(溶解度極大

7、,水溶液酸性).鎘化合物:CdO棕灰↓;CdI2黃;CdS黃(鎘黃顏料)↓;HgCl2(升汞)白色;HgNH2Cl白↓;Hg2Cl2(甘汞)白↓.汞化合物:HgO紅(大晶粒)或黃(小晶粒)↓;HgI2紅或黃(微溶);HgS黑或紅↓;Hg2NI·H2O紅↓;Hg2(NO3)2無色晶體.鈦化合物:Ti3+紫紅;[TiO(H2O2)2]2+橘黃;H2TiO3白色↓;TiO2白(鈦白顏料)或桃紅(金紅石)↓;(NH4)2TiCl6黃色晶體;[Ti(H2O)6]Cl3紫色晶體;[Ti(H2O)5Cl]Cl2·H2

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