浅谈过渡金属配合物的颜色

浅谈过渡金属配合物的颜色能源1103班邬娇娇通过对基础化学学科的学习，我了解了一些基本的关于过渡金属配合物的知识。在这里我想浅显地谈一些我对过渡金属配合物丰富的颜色及其形成原因、影响其颜色的因素的认识。一、过渡金属配合物的颜色：（见附表）二、过渡金属配合物的形成原因：（1）颜色的形成颜色是人对光产生的一种感觉，当一束光的波长在一定范围内时，这束光就可以被人眼看到，人就可以感觉到这束光的颜色。这个范围是400nm‐770nm。我们看到的光除了由光源直接发射的光之外，大多数是由物体反射的光。物体除了反射光以外，也在吸收光，吸收光的波长与反射光波长一致，而且它们所能吸收的光是限定的，即它们只能吸收某一波长或波长范围的光。这一点是由物体自身的结构决定。大量事实表明，对于过渡金属元素来说，其d电子的状态是影响其颜色的决定性因素（对于镧系、锕系的元素，f电子同样影响重大）。还有一点需要提及，当我们在复色光（比如白光）中去掉一种波长的光时，它的补色光将会很明显的被观察到，这被称之为减色效应。物质吸收的颜色于物质呈现的颜色互为补色。下表位物质吸收颜色于物质呈现颜色的互补关系。（2）晶体场理论解释过渡金属配合物颜色的形成含d1~d9的过渡金属配离子，由于d轨道没有充满，d电子可以吸收某一波长的可见光能量而从能量较低的t2g轨道跃迁至能量较高的eg轨道（称之为d‐d跃迁），从而使得被吸收的光的补色可见（减色效应），因此过渡金属离子显色。d‐d跃迁的能量恰好等于轨道之间的分裂能Δ0E(eg)-E(t2g)=Δ0=hν=hc/λc：光速，c=2.9979×1010cm/sh：Planck常数，h=6.6262×10-34J·s故光能与波数（ν=1/λ，单位:cm-1)成正比配离子吸收光的能量一般为10000~30000cm-1，包括了全部可见光区，因而配离子一般都有颜色。故由上可知，配离子形成的化合物有颜色的两个条件是：d轨道上的电子没有全充满。配离子吸收光的能量在可见光能量范围之内。三、影响过渡金属配合物的颜色的因素：内因：元素的核外电子排布（尤其是d和f电子排布）配体的不同以及配位方式不同外因：光照强度温度溶液浓度、厚度、器壁影响对于过渡金属元素来说，d电子的排布是核心要素。(1)同一金属离子与不同配位体形成的配合物具有不同的颜色。分裂能△越大，d-d跃迁吸收谱带依次向短波方向移动，使配合物颜色依次加深。如CuCl42-(绿)、Cu(H2O)42+(蓝)、Cu(NH3)42-(深蓝)(2)同种配位体的同一金属元素的配合物，随中心离子氧化态升高，分裂能△增大，颜色加深。如过渡元素的三价离子水溶液比二价离子水溶液颜色深，铁(Ⅲ)水溶液一般为红棕色，铁(Ⅱ)一般为浅绿色。(3)同族过渡元素的同配位体、同价态配合物的分裂能随周期数增大而增大，所以从上到下颜色加深。当分裂能太大，使物质的最大吸收峰在紫外光区，物质呈现无色。附表：过渡金属配合物的颜色铜化合物：CuF红；CuCl白↓；CuBr黄↓；CuI棕黄↓；CuCN白↓；Cu2O暗红；Cu2S黑；CuF2白；CuCl2棕黄(溶液黄绿)；CuBr2棕；Cu(CN)2棕黄；CuO黑；CuS黑↓；CuSO4无色；CuSO4·5H2O蓝；Cu(OH)2淡蓝↓；Cu(OH)2·CuCO3墨绿；[Cu(H2O)4]2+蓝；[Cu(OH)4]2‐蓝紫；[Cu(NH3)4]2+深蓝；[CuCl4]2黄；[Cu(en)2]2+深蓝紫；炔铜红↓.银化合物：AgOH白(常温分解)；Ag2O黑；新制AgOH棕黄(混有Ag2O)；蛋白银(AgNO3滴手上)黑↓；AgF白；AgCl白↓；AgBr淡黄↓；AgI黄↓(胶体)；Ag2S黑↓；Ag4[Fe(CN)6]白↓；Ag3[Fe(CN)6]白↓；Ag+,[Ag(NH3)2]+,[Ag(S2O3)2]3‐,[Ag(CN)2]‐无色.金化合物：HAuCl4·3H2O亮黄晶体；KAuCl4·1.5H2O无色片状晶体；Au2O3黑；H[Au(NO3)4]·3H2O黄色晶体；AuBr灰黄↓；AuI柠檬黄↓.锌化合物：ZnO白(锌白颜料)↓；ZnI2无色；ZnS白↓；ZnCl2白色晶体(溶解度极大,水溶液酸性).镉化合物：CdO棕灰↓；CdI2黄；CdS黄(镉黄颜料)↓；HgCl2(升汞)白色；HgNH2Cl白↓；Hg2Cl2(甘汞)白↓.汞化合物：HgO红(大晶粒)或黄(小晶粒)↓；HgI2红或黄(微溶)；HgS黑或红↓；Hg2NI·H2O红↓；Hg2(NO3)2无色晶体.钛化合物：Ti3+紫红；[TiO(H2O2)2]2+橘黄；H2TiO3白色↓；TiO2白(钛白颜料)或桃红(金红石)↓；(NH4)2TiCl6黄色晶体；[Ti(H2O)6]Cl3紫色晶体；[Ti(H2O)5Cl]Cl2·H2O绿色晶体；TiCl4无色发烟液体.锆、铪：MO2,MCl4白.钒化合物：V2+紫；V3+绿；V4+蓝；V5+黄；VO黑；V2O3黑；VO2黄；V2O5黄或砖红；水合V2O5棕红；饱和V2O5溶液(微溶)淡黄.VO4^3‐黄。铬化合物：Cr2+蓝；Cr3+紫；Cr2O7^2‐橙红；CrO4^2‐黄；Cr(OH)3灰蓝；Cr2O3绿；CrO3暗红色针状；[CrO(O2)2]OEt2蓝；CrO2Cl2深红色液体；Na2Cr2O7,K2CrO7橙红；Ag2CrO4砖红↓；BaCrO4黄↓；PbCrO4黄↓紫红Cr2(SO4)3·18H2O——〉绿色Cr2(SO4)3·6H2O——〉桃红Cr2(SO4)3暗绿[Cr(H2O)4Cl2]Cl—冷却HCl—〉紫色[Cr(H2O)6]Cl3—乙醚HCl—〉淡绿[Cr(H2O)5Cl]Cl2[Cr(H2O)6]3+紫；[Cr(H2O)4(NH3)2]3+紫红；[Cr(H2O)3(NH3)3]3+浅红；[Cr(H2O)2(NH3)4]3+橙红；[Cr(NH3)5H2O]3+橙黄；[Cr(NH3)6]3+黄.锰化合物：Mn2+肉红；Mn3+紫红；MnO4^2‐绿；MnO4^‐紫；MnO3^+亮绿；Mn(OH)2白↓；MnO(OH)2棕↓；MnO2黑↓；无水锰盐(MnSO4)白色晶体；六水合锰盐(MnX2·6H2O,X=卤素,NO3,ClO4)粉红；MnS·nH2O肉红↓；无水MnS深绿；MnCO3白↓；Mn3(PO4)2白↓；KMnO4紫红；K2MnO4绿；K2[MnF6]金黄色晶体；Mn2O7棕色油状液体.铁化合物：Fe2+浅绿；[Fe(H2O)6]3+浅紫；[Fe(OH)(H2O)5]2+黄；FeO4^2‐紫红；FeO黑；Fe2O3暗红；Fe(OH)2白↓；Fe(OH)3棕红↓；FeCl3棕红晶体；无水FeSO4白；FeSO4·7H2O绿；K4[Fe(CN)6](黄血盐)黄色晶体；K3[Fe(CN)6](赤血盐)红色晶体；Fe2[Fe(CN)6]普鲁士蓝↓；Fe[Fe(CN)6]黑↓；Fe(C5H5)2(二茂铁)橙黄色晶体；M2Fe6(SO4)4(OH)12(黄铁矾,M=NH4,Na,K)浅黄色晶体；Fe(CO)5黄色液体.钴化合物：Co2+粉红；CoO灰绿；Co3O4黑；Co(OH)3棕↓Co(OH)2粉红↓；Co(CN)2红；K4[Co(CN)6]紫色晶体；Co2(CO)8黄色晶体；[Co(SCN)6]4‐紫；氯化钴脱水变色：粉红CoCl2·6H2O—325K—〉紫红CoCl2·2H2O—3l3K—〉蓝紫CoCl2·H2O—393K—〉蓝CoCl2.镍化合物：Ni2+亮绿；[Ni(NH3)6]2+紫；Ni(OH)2绿↓；Ni(OH)3黑↓；无水Ni(II)盐黄；Na2[Ni(CN)4]黄；K2[Ni(CN)4]橙；Ni(CO)4无色液体.