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말끔한할미새85
전이 금속 원소들이 화합물을 형성했을 때 다채로운 색상을 띠는 이유가 d오비탈 전자 간 전이 과정에서 특정 파장의 가시광선을 선택적 흡수하기 때문인가요?
전이 금속 원소들이 화합물을 형성했을 때 다채로운 색상을 띠는 이유가 d오비탈 전자 간 전이 과정에서 특정 파장의 가시광선을 선택적 흡수하기 때문인가요?
5개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.
전이 금속 화합물이 다채로운 색상을 띠는 이유는 리간드와의 상호작용으로 인한 결정장 분열로 d오비탈의 에너지가 갈라지기 때문입니다 이때 갈라진 d오비탈 사이의 에너지 간격에 해당하는 특정 파장의 가시광선을 전자가 흡수하면서 d-d 전자 전이가 일어납니다 흡수되고 남은 나머지 빛의 파장이 반사되거나 투과되어 우리 눈에 보색 관계로 인식되기 때문에 화합물마다 고유한 색상으로 보이게 됩니다. 또한 중심 금속의 산화수나 결합한 리간드의 종류에 따라 에너지 간격이 달라져 화합물마다 더욱 다채로운 색을 나타냅니다. 따라서 d오비탈 전자 간 전이에 따른 가시광선의 선택적 흡수가 전이 금속 화합물 색상의 근본적인 원리입니다
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채택된 답변전이 금속 화합물은 주변 원자나 분자와 결합하면서 d오비탈의 에너지 차이가 생기고, 전자가 에너지가 맞는 가시광선을 흡수해 다른 오비탈로 이동하면서 색을 나타냅니다.
흡수되지 않고 반사되거나 통과한 빛이 우리 눈에 보이기 때문에, 실제로 관찰되는 색은 흡수한 빛의 색과는 다를 수 있습니다. 다만 모든 색이 d오비탈 전이 때문인 것은 아니고, 금속과 주변 물질 사이에서 전자가 이동하는 현상도 색을 만들어 낼 수 있습니다.
안녕하세요.
대체로 맞는 설명 같아요. 전이 금속 이온에서는 주변 리간드의 영향으로 d오비탈의 에너지 준위가 나뉘고, 전자가 그 사이를 전이하면서 특정 파장의 가시광선을 흡수해요. 흡수되지 않고 남은 빛이 우리 눈에 들어오면서 화합물의 색으로 보이게 되죠.
다만 모든 전이 금속 화합물이 색을 띠는 것은 아니고, d전자 수와 금속 이온의 산화 상태, 주변 리간드에 따라 색이 달라져요. 또한 일부 화합물은 전하 이동 전이 등 다른 전자 전이 때문에 색을 띠기도 해요.
감사합니다.
안녕하세요. 박재화 박사입니다.
기본적으로는 말씀하신 원리가 맞습니다.
전이 금속이 화합물을 만들면 주변 원자나 이온의 영향으로 d오비탈의 에너지 준위가 서로 달라지게 되는데, 이때 전자가 낮은 에너지 준위에서 높은 준위로 이동하면서 특정 파장의 가시광선을 흡수하게 됩니다.
우리 눈에는 흡수되지 않고 남은 빛이 들어오기 때문에 물질마다 파란색, 초록색, 붉은색 등과 같이 서로 다른 색으로 보이게 됩니다. 또한 같은 금속이라도 산화 상태나 주변에 결합한 물질이 달라지면 에너지 차이도 변하기 때문에 색상이 달라질 수 있습니다.
전이 금속 화합물의 다양한 색은 d오비탈 전자의 전이와 빛의 선택적 흡수가 중요한 원인이라고 보면 되겠습니다.
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.
네, 대부분은 d오비탈 사이의 전자 전이로 특정 파장의 빛을 흡수해서 색이 나타나요.
혼자 떨어져 있는 금속 이온에서는 다섯 개의 d오비탈이 모두 같은 에너지를 가져요. 그런데 물 분자나 암모니아 같은 리간드가 이온을 둘러싸면, 리간드 쪽을 향한 오비탈은 전자끼리 반발이 커져 에너지가 올라가고 나머지는 상대적으로 낮아져요. 이렇게 d오비탈이 두 무리로 갈라지는 걸 결정장 분리라고 하고, 그 간격이 마침 가시광선 에너지와 비슷해요. 낮은 쪽 전자가 이 간격만큼의 빛을 흡수해 위쪽으로 올라가고, 우리 눈에는 흡수되지 않고 남은 빛, 즉 흡수된 색의 보색이 들어와요. 황산구리 수용액은 주황빛을 흡수해 파란색을 띠어요.
간격의 크기는 금속 종류, 산화수, 둘러싼 리간드에 따라 달라져요. 황산구리 용액에 암모니아수를 넣으면 리간드가 바뀌면서 간격이 넓어져 진한 남색으로 변해요. d전자가 하나도 없는 Sc³⁺나 d오비탈이 전자로 가득 찬 Zn²⁺는 옮겨 갈 전자나 빈자리가 없어서 화합물이 대부분 무색이에요. 과망가니즈산 이온처럼 진한 보라색은 d-d 전이가 아니라 리간드의 전자가 금속 쪽으로 넘어가는 전하 이동 전이로 나타나요 :)