Почему комплексы окрашены
Введено| English | Значение |
|---|---|
| degenerate/dɪˈdʒenəreɪt/ | вырожденный |
| octahedral/ˌɒktəˈhiːdrəl/ | октаэдрическая форма |
| tetrahedral/ˌtetrəˈhiːdrəl/ | тетраэдрическая форма |
| complementary colour/ˌkɒmplɪˈmentəri ˈkʌlə/ | дополнительный цвет |
| spectrochemical series/ˌspektrəʊˈkemɪkl ˈsɪəriːz/ | спектрохимический ряд |
Откуда берётся цвет
- В свободном ионе пять d-орбиталей являются вырожденными (имеют одинаковую энергию).
- Лиганды расщепляют их на два набора.
- Поглощение света в этом интервале даёт цвет, который мы видим.
Цепочка образования цвета в комплексе
Отслеживайте поглощение света от расщепления d-орбиталей до наблюдаемого цвета.
В свободном ионе переходного металла пять d-орбиталей:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Они вырождены до тех пор, пока не приблизятся лиганды и не расщепят их на два набора.
Комплексы переходных металлов окрашены, так как d-электроны поглощают часть ______ спектра.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Пропускается комплементарный цвет.
Расщепление d-орбиталей
- лиганды расщепляют d-орбитали, разделяя их энергетическим зазором $\Delta E$:
- октаэдрические: три нижних + два верхних.
- тетраэдрические: два нижних + три верхних.
В октаэдрическом комплексе d-орбитали расщепляются на:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Октаэдрический: 3 нижних + 2 верхних; тетраэдрический — обратная ситуация (2 нижних + 3 верхних).
Соотнесите каждую идею теории цвета.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Каждый пункт связывает термин с его верным значением.
Цвет, который мы видим
- Комплекс поглощает свет, частота которого соответствует $\Delta E$, переводя электрон на более высокую d-орбиталь.
- Мы видим дополнительный цвет поглощённого света.
- (Ион d⁰ или d¹⁰ — например, Zn²⁺ — не имеет возможных переходов, поэтому он бесцветен.)
Цвет, который мы видим для комплекса, это:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Комплекс поглощает свет с энергией ΔE; мы видим комплементарный цвет того, что было поглощено.
Обмен лигандов меняет цвет, потому что различные лиганды:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Другой лиганд изменяет величину расщепления d-орбиталей (ΔE), поэтому наблюдается другой цвет.
Что изменяет цвет
- Измените $\Delta E$, и вы измените цвет. Три вещи влияют на $\Delta E$:
- сам лиганд (спектрохимический ряд: CN⁻ > NH₃ > H₂O > Cl⁻);
- степень окисления металла (более высокий заряд → больший $\Delta E$);
- координационное число / геометрия (октаэдрическая против тетраэдрической).
Добавьте аммиак к бледно-голубому [Cu(H₂O)₆]²⁺ → глубокий синий [Cu(NH₃)₄(H₂O)₂]²⁺.
Замена H₂O на лиганд более сильного поля NH₃ расширяет $\Delta E$, поэтому поглощается свет другого цвета — и раствор заметно меняет цвет.
Вы поняли
- пять d-орбиталей свободного иона являются вырожденными; лиганды расщепляют их на зазор $\Delta E$
- октаэдрический = 3 нижних + 2 верхних; тетраэдрический = 2 нижних + 3 верхних
- комплекс поглощает свет, соответствующий $\Delta E$; мы видим дополнительный цвет
- $\Delta E$ (и цвет) меняется в зависимости от лиганда, степени окисления и геометрии