배위 화합물이 색깔을 나타내는 원리는 무엇인가요?

Question

안녕하세요. 배위 화합물이 특정 파장대역에 빛을 흡수한 경우에는 그 흡수한 색깔의 보색을 나타낸다고 하던데, 이처럼 배위 화합물이 색깔을 나타내는 원리는 무엇인가요?

Answer 1

안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 배위 화합물이 다양한 색을 띠는 현상은 결정장 갈라짐과 d–d 전이라는 전자 에너지 준위 변화에서 비롯된 현상인데요, 우선 전이 금속 이온은 보통 d 오비탈에 전자를 가지고 있습니다. 이때 리간드가 금속 이온 주위에 배열되면, 리간드의 비공유 전자쌍과 금속 d 오비탈 전자 사이에 반발이 일어나고, 이 때문에 d 오비탈의 에너지가 동일하지 않고 두 그룹으로 갈라지게 되는데요, 예를 들어서 옥타헤드랄 착물의 경우 낮은 에너지를 가진 t₂g와 높은 에너지를 가진 eg로 분리됩니다. 또한 이때 가시광선 대역의 특정 파장이 입사되면, 낮은 에너지 준위(t₂g)에 있던 전자가 높은 에너지 준위(e_g)로 들뜰 수 있는데요, 이 전이가 바로 d–d 전이라고 불리는 것이며, 전자가 들뜨는 데 필요한 에너지는 특정 파장의 빛 에너지와 일치할 때 흡수가 일어나게 됩니다. 감사합니다.