결정장 이론 - 색

전이 금속의 이온은 흡수하는 빛의 영역의 보색 (complementary color)을 흡수한다. 예를 들어 Cu(II)은 수용액에서 파란색을 띠는데 이는 파란색의 보색인 주황색 영역의 파장을 흡수한다는 뜻이다. 

 

 

1. Color Wheel 

 

• 이 그림을 암기하고 관련문제를 풀 때마다 약식으로 그려서 사용하면 편할 것이다. 
• 정확히 반대편에 있는 색이 서로 보색관계임. ex) Red는 Green, Violet은 Yellow 

 

2. 전이 금속의 색 

 

금속 종류	Ti3+	Cr3+	Mn2+	Fe3+	Co2+	Ni2+	Cu2+
용액의 색	빨강	보라	무색	노랑	빨강	녹색	청색
흡수한 색	녹색	노랑		보라	녹색	빨강	주황

 

• d⁰ or d¹⁰ 전자배열을 가지는 이온들은 매우 옅은 색의 수용액을 지니며 무색에 가깝다. 
• 예외로 d5 고스핀 배치를 가지는 Mn²⁺ 는 d-d 전이가 불가능하여 (파울리 법칙에 어긋남) 무색임 (혹은 아주아주 옅은 핑크색이라고도 표현하는 경우도 있음

 

3. 관련 공식 

 

E = Δ (결정장 갈라짐) = hv

 

h는 플랑크 상수로 6.63 x 10^-34 J*s 값을 가짐

v는 진동수로 c/λ 로 표현 가능

• c는 빛의 속도이고 3.00x10⁸ m/s 가지는 상수
• λ는 빛의 파장으로 1 nm = 1 x 10^-9m 임으로 보통 nm로 주어지는 파장을 m로 환상해서 계산할 수 있도록 한다.