안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
전이 금속 배위 화합물이 다채로운 색을 띠는 것은 결정장 분열 현상과 d-d 전자 전이에 의한 빛의 선택적 흡수 때문입니다.
자유 상태의 전이 금속 이온은 5개의 d 오비탈이 동일한 에너지 준위를 가지지만, 비공유 전자쌍을 가진 리간드가 접근하면 정전기적 반발력 차이로 인해 d 오비탈의 에너지 준위가 갈라지는 결정장 분열이 일어납니다. 갈라진 오비탈 사이의 에너지 차이는 가시광선 영역의 광자 에너지와 부합합니다. 따라서 에너지가 낮은 d 오비탈의 전자가 특정 파장의 가시광선을 흡수해 높은 오비탈로 이동하는 d-d 전자 전이가 일어납니다.
이때 백색광 중 특정 파장이 선택적으로 흡수되고 남은 빛이 반사·투과되면서 우리 눈에는 흡수된 빛의 보색이 관찰됩니다. 중심 금속의 종류나 산화수, 리간드의 세기, 배위 구조에 따라 결정장 분열 에너지가 달라져 흡수 파장이 변하므로 화합물마다 고유하고 다채로운 색을 나타내게 됩니다.