离子化合物的颜色成因浅析

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1、离子化合物的颜色成因浅析　　摘要：本文从离子极化作用、离子的电子层结构等对离子化合物的颜色加以说明，并对含氧酸根离子颜色的成因做了浅析。　　关键词：离子化合物颜色极化左右电子层结构　　中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1672-1578（2015）10-0025-01　　物质若能使可见光（波长400～730nm）通过，则本身无色透明；若能很好地反射可见光中的一切光，则为白色；若能完全吸收可见光中的一切光，则为黑色；若选择地吸收可见光中的某一部分光，而把其余部分的光透过或散射出来。人们肉眼看到的就是这部分物质呈现的颜色，也就是吸收那部分光的互补色。例如某种离

2、子化合物吸收了蓝绿色光，而透过的是紫色和红色光，这种离子化合物就呈现紫红色。　　物质吸收可见光时，电子就从能量较低的轨道跳到能量较高的轨道，如d-d轨道跃迁，轨道间的能量差△E与光的频率ν的关系是：　　△E=hν=hc/λ　　式中h是Planck常数；c为光速；ν为频率；λ为波长。　　物质能量差△E等于物质吸收可见光中的部分或一切光时（吸收光的频率为ν），就呈现一定颜色（吸收光的互补色）；能量差△E越小，呈现的颜色越深；能量差△E大于可见光能量的上限，或小于可见光能量的下限，就不呈现颜色。3　　影响离子化合物颜色的因素很多，其中组成离子化合物的离子间的极化作用的大小

3、对物质的颜色影响最为明显，因为极化之后，电子能级改变，致使△E能量差变小，所以只要吸收可见光部分的能量即可引起激发，从而呈现出颜色，极化作用越强，△E能量差越小，物质吸收可见光中的波长越大，化合物的颜色就越深（但在波长580～700nm范围内，出现反常，波长增大，化合物的颜色变浅）。　　除了离子间的极化作用因素之外，离子的电子层结构对离子化合物颜色的影响也不小，从离子的电子层结构来看，不含未成对电子的离子，即8电子外层、18电子外层、（18+2）电子外层的离子，都没有颜色，如Na+（8电子外层），Zn2+（18电子外层），Pb2+（18+2电子外层）。具有不规则外层

4、的离子，如Fe3+、Co2+、Mn2+、Cr3+、镧系和锕系元素的许多离子则有颜色。这是由于在这些离子中有未成对的d或f电子，激发这种电子所需要的能量较小，可发生d-d或f-f跃迁，对于电子构型不饱满（即d轨道没有充满。都有未成对的d电子）的金属离子，在吸收了一部分光能后，就可以使d电子从低能级的d轨道向高能级的d轨道跃迁.这种跃迁称为d-d跃迁.其能量差一般在10000～30000cm范围。由于吸收光的波长在可见光范围以内，所以呈现一定的颜色。3　　两种无色的离子有可能形成有色的化合物，例如PbI2，虽然Pb2+和I-离子都无色，PbI2却是黄色的。这可以用离子极

5、化作用来解释。化合物中正离子的极化力较强或负离子的变形性较大，都会使化合物呈现颜色。例如，S2-离子的变形性比O2-离子大，因此硫化物的颜色一般总要比相应的氧化物深。又如，具有相同电子结构的K+、Ca2+、Sc3+、Ti4+、V5+、Mn7+的氧化物的颜色随着正离子电荷的增加而加深，这是因为正电荷越多，离子的极化力越强。　　物质呈现的颜色还与其它因素有关。如，温度升高，轨道间的能量差△E趋于零，化合物的颜色变深。室温时是浅黄色的AgI，在低温时是白色的，而在高温则呈洋红色。又如，物质的颗粒大小不同，对不同波长的光的散射能力不同，呈现的颜色也不同。铂片是灰白色的，分散

6、度极高的铂则是黑色的，因此叫做铂黑。　　对于某些具有颜色的含氧酸根离子，如VO43-（淡黄色），CrO42-（黄色），MnO4-（紫色）等，它们的颜色被认为是电荷迁移引起的。V（V），Cr（VI），Mn（VII）它们都为d0电子构型，没有d电子，均有较强的夺取电子的能力，不可能发生d-d跃迁，它们的颜色是因强吸收（常发生在紫外区），这些酸根离子吸收了一部分能量后，氧阴离子的电荷会向金属离子迁移，伴随电荷迁移，这些离子呈现不同的颜色。　　参考文献：　　[1]杨宏孝，颜秀茹.无机化学简明课程教程习题和问题解析[M].天津：天津大学出版社，1998.　　[2]田荷珍，王恩

7、波，黄炳荣.无机化学疑难问题解答[M].北京：北京师范大学出版社，1987.　　[3]大连理工大学无机化学教研室编.无机化学[M].北京：高等教育出版社，2006.　　[3]大连理工大学无机化学教研室编.无机化学[M].北京：高等教育出版社，2006.3