当前课程知识点：大学化学 > 第五章 配位化学概论 > 5.3 配合物化学键理论的应用晶体场理论的应用（一） > Video
同学们好
这一节
我们将继续跟大家讨论
配合物的
化学键理论的应用
在上一节当中
我们通过讨论
配合物的异构现象
为大家展示了
配合物的药理作用
和配合物的旋光特性
这节呢
我们将从晶体场理论出发
跟大家一起讨论
配合物的颜色问题
谈到颜色
我们首先要来了解一下
可见光的波长与频率
在实际的电磁波频率当中
所处的位置
我们会发现
我们的眼睛
能够感知的
电磁波的波长与频率
仅仅局限在这样的一个
非常狭小的频段内
如果我们从绝对值上来了解呢
也就是从大约400个nm
到750个nm
这样一个波长范围内的
电磁波
会被我们的眼睛所感觉到
如果从色彩上来分类
大约也就是从最短波长的
紫色的波段
一直到我们最长波段的
红色的波段
这当中就是我们
在整个电磁波的
这样一个
频率和波长范围内
所能够感觉到的
这样一个可见光的
波段的波长
和频率之间的关系
如果从色坐标图上来看
我们会发现
在这样一个
三角形结构当中
它的外围的边界
是波长的连续变化
如果不同波长的
这样的一个频率的光
它们进行相互的组合的话
会形成我们中心的白光
也就是
在这样一个直线上
我们通过白光的色坐标点
我们会找到
两个不同频率的
或者是波长的单色光
会组成我们相应的白光
同时呢
我们还可以神奇的发现
如果我们把其中的
一个频率
与白光点相连
我们在它的延长线上
就会找到
它的相补的另外一个
频率的光的波长
换句话来说
如果我们把
蓝色光与白光点
相连的线延长的话
如果我们吸收了蓝色光
这时候
我们应该肉眼看到的就是
红色光的波长的范围
反之亦然
在我们研究H2O的配离子
它们的颜色
与它吸收特性当中
人们发现
[Ti(H2O)6]3+这样的
三价的配离子
会在510nm处
有强烈的吸收峰
这是它的吸收率
与波长之间的关系
510nm
恰恰是处在
黄色和绿色的
这样的一个波段范围内
那么这时候
我们可以看到
本来我们的可见光
是有七种不同频率的
这样的一个
连续不断的光所组成的
紫、蓝、绿、黄、橙、红
如果这当中的
黄色和绿色
被吸收了
最后我们看到的
[Ti(H2O)6]3+的配离子的
溶液的颜色呢
是呈现淡紫色
如果我们仅仅从
吸收这样的一个特性上
还很难地理解
为什么我们最后会得到
淡紫色的这样的一个
[Ti(H2O)6]3+
配离子的溶液的话
我们回到色坐标上去看
依据刚才的原理
如果我们的吸收峰
主要处在510nm的
黄绿光的
这样的一个波长范围内
我们把它
和我们的白色坐标点
进行连线
然后反向的延长呢
恰恰就是在我们的
紫色的波长的范围内
如果了解了色坐标以及
我们的吸收
这样的一个光的互补原理
对于我们了解
不同的吸收状态下
我们的物质产生的颜色
有了基本的认识的话
那么接下来
我们要了解的是
为什么会产生
这样的水合离子
对于黄和绿色波段的
光的吸收
这种吸收的原因
是因为
在Ti3+的三价离子当中
d轨道上原本有一个
未成对的单电子
这个单电子
当受到黄和绿波段的
这样的一个
可见光激发的时候
它会跃迁升到
分裂以后的能量更高的
eg轨道上
这种跃迁呢 就是因为
对特殊波长光的吸收
所带来的能量的激发
当白炽光当中
黄光和绿光被吸收以后
也就是我们前面看到的
510nm波长的光
被吸收以后
那么剩余的能够透过
这样溶液的光线呢
就只剩下了
我们的淡紫色的
这样的一个复合的色
这也就是我们从
跃迁机理和色坐标上
帮大家进一步形象的去理解
水合的钛离子
它的淡紫色的来源
接下来
对于不同配体的
三价的Co3+离子
我们也发现这当中
虽然它们都含有NH3
这样一个配体
但是
当然它们的另外一个配体
是分别的NH3、NCS-
H2O、Cl-离子
和两个Cl-离子的时候
我们发现
相应的颜色也从
黄色一直变成了深绿色
如果结合前边
我们的钛离子的
跃迁的机理的话
我们就会发现
从色坐标的互补原理
我们来讨论
这些颜色的变化规律
我们就容易理解
看到最后的配合物
如果是呈现黄色的光
那么意味着
在这样的一个配合物当中
它吸收了
我们的可见光当中的
短波长的光
如果我们看到的颜色
是紫色和绿色
这样的深的颜色
那就意味着
相应的配合物
吸收了可见光当中的
长波长的相应的频率
同样的道理
我们可以用来看
当我们的配离子与NO32-
形成的硝酸盐的
配合物的时候
我们会发现
它们的颜色变化
也与我们刚才讨论的规律
完全一致
能够看到的红色的配合物
是吸收了短波长的频率
看到的紫色的这些配合物呢
恰恰是吸收了
可见光当中的
长波长的频率
了解了不同的配合物
它们对于可见光波段的
吸收的规律以后啊
我们还需要了解
过渡族金属离子的水合物
它们对于
可见光波段的
吸收的规律
与d-d跃迁之间的关系
我们都知道
大多数的过渡族金属离子呢
都会带有颜色
特别是当它们处在
水溶液当中时
水溶液与过渡族金属离子的
特殊的水合效应
会导致我们的
中心离子的d轨道
产生相应的分裂能
这个分裂能的大小
依据水合离子的
它的配位的状态不同
而有所不同
但是
统一的规律是
这个分裂能会与
最后分裂以后所产生的
d-d轨道之间的跃迁
而吸收的可见光波段的波长
与相应的频率之间
会形成这样一个数学的关系
从这里我们就不难发现
分裂能越大的时候
相应的吸收的波长呢
就会越短
相应的吸收的波的
频率呢 就越高
反之亦然
如果我们把水合离子
或者是配体与中心离子
形成的配合物
它们的分裂能与
吸收可见光波段的频率与
波长之间的关系
对应于相关的配体与
中心离子之间的
相关作用关系的话
我们不难发现
当CN-这样的强场配体
与中心离子
产生配位的时候
它的分裂能
一定会处在一个比较大的
这样一个量级
当Cl-离子与中心离子
相互作用的时候
这时候的分裂能呢
往往就会处在
一个比较小的量级
而与之相比
H2O处在强场与弱场配体之间
水合物所形成的这样一个
特殊的配位的状态
所影响的分裂能的大小
也使水合离子的颜色呢
表现出特殊的规律
比如说
我们以两价的Cu2+离子
所形成的六配的
八面体结构来看
在这样一个
八面体结构当中
每个H2O分子
以它们的当中的O
所提供的孤对电子
与中心的两价的Cu2+离子
所提供的空轨道
形成了配位结构
这样的配位结构
所产生的八面体场的分裂能
就使得我们的水合离子
具有了对特殊波段的
可见光吸收
这样一个特性
被吸收以后的可见光呢
就不再会
在我们的水合离子的
颜色当中体现
而我们了解
两价Cu2+离子
淡蓝色的颜色
恰恰是六配的这样一个
水合离子呢
吸收了可见光当中的
长波波段的可见光以后
最后我们所得到的
这样一个可见光的
观测的结果
同时
不同价态的过渡族金属离子
当与水形成相互作用
所形成的水合离子时
它们的颜色
也有相关的变化规律
为了使同学们更加具体的
去了解这些过渡族配合物
它们的固态和水合离子的
颜色之间的关系呢
可以从下面的这样一个
具体的实验当中呢
跟大家提供一些例子
作为参考
以帮助大家进一步的理解
过渡族离子的化合物
以及它们的
水合物之间颜色的
相互联系和彼此的差别
同学们请看
这是过渡族元素水合离子的
颜色比较
我们通过这样的比较
可以看到
不同离子的固体
与它们相应的溶液的
之间的颜色的差异
和相同之处
我们发现
在固体当中呈白色的
往往它们的溶液
也成为无色状态
而在固体当中
有相应颜色的
它们的水合离子
也有类似的颜色
了解了不同的过渡族离子的
水合物的颜色
以及它们与它们相应的
化合物之间的颜色的关系
我们来看一下
为什么有的配离子
或者是水合配离子
它是处在无色的状态
处在无色状态的配离子
原因是
这样的过渡族离子当中的
d轨道
一般是处于全满的状态
这时候
d轨道当中的电子
在受到外界的
可见光波段的作用的时候
不会产生电子的跃迁
因此
它对于可见光就没有吸收
这时候
它的离子的状态呢
就会呈现无色的状态
如果d轨道当中的电子
不是处在全满状态
而是有可能出现
由低能量轨道
向高能量轨道
跃迁的这样一种状态当中
这时候
由于水合离子
或者是配合物当中的配体
与中心离子之间的
相互作用的强度的不同
所导致的轨道的分裂能
就会有差异
当像CN-这样的
强场配体作用的时候呢
有可能使轨道的分裂能较大
这时候
电子跃迁所吸收的能量呢
就有可能处在
我们的紫外光区域
同时
当它跃迁的时候
向外辐射的光线呢
也可能处在紫外线的区域
如果这时候
与中心离子相互作用的配体的
作用强度不高
Cl-离子作为一个弱场配体
与中心离子发生作用的时候
这时候d轨道的分裂能较小
这时候
处在分裂以后的
低能级轨道的电子
向高能级轨道的电子
跃迁的时候呢
它所吸收的能量呢
就可能处在红外区域
相反
当高能量轨道的电子跃迁回
低能量轨道的时候
它所辐射的电磁波的波长呢
也处在我们的红外区域
这样的情况下
就有可能导致
我们的可见光的波长呢
不受到吸收
我们所看到的离子的颜色呢
就处在一种无色的状态
了解了我们的离子的颜色
与我们的分裂能之间的关系
就为我们了解过渡族元素
d轨道的分裂能与
它的可见光波段能量的吸收
与辐射之间的关系呢
奠定了一个良好的实验基础
同学们可以依此为依据
了解更多的d轨道能量变化
以及我们具有d轨道的
过渡族金属离子的配合物
和水合离子的
颜色变化规律
有关这节的内容
我们就介绍到这儿
-1.1 不一样的大学化学
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-1.2 化学体系的建立
--Video
-1.3 应该了解的化学
--Video
-1.4 课程学习的必要准备
--Video
-第一章 绪论--第一章 习题
-2.1 物质的聚集状态—物质的相与相变
--Video
-2.1 物质的聚集状态—气体—理想气体与实际气体
--Video
-2.1 物质的聚集状态—气体—实际气体的状态方程
--Video
-2.1 物质的聚集状态—液体
--Video
-2.1 物质的聚集状态—固体—单晶多晶与非晶结构；晶体的宏观性质
--Video
-2.1 物质的聚集状态—固体—晶体的对称性
--Video
-2.1 物质的聚集状态—等离子体
--Video
-2.1 物质的聚集状态—液晶
--Video
-2.1 物质的聚集状态—等离子、液晶与平板显示技术
--Video
-2.2 溶液的性质—溶液的特点与分类
--Video
-2.2 溶液的性质—气体、液体和固体的溶解
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—饱和蒸气压降低
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—稀溶液的沸点升高
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—溶液的凝固点降低
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性— 溶液的渗透压
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—反渗透现象
--Video
-第二章 物质的聚集状态与溶液的性质--第二章习题
-3.1原子核外电子运动的描述-原子结构理论的发展
--Video
-3.1原子核外电子运动的描述-核外单电子运动的量子化模型
--Video
-3.1原子核外电子运动的描述-电子运动的特点
--Video
-3.2电子运动的波函数与原子轨道- 电子运动的波函数与原子轨道
--Video
-3.2电子运动的波函数与原子轨道-量子数的取值与原子轨道
--Video
-3.2电子运动的波函数与原子轨道-自旋量子数的取值原则
--Video
-3.3核外电子排布-多电子原子核外电子运动的描述
--Video
-3.3核外电子排布-基态原子核外电子的排布
--Video
-3.4元素周期律-元素周期律与元素周期表
--Video
-3.4 元素周期律-元素性质的周期性
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-3.4元素周期律-电子结构与元素性质
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-第三章 原子结构与元素周期律--第三章 小论文
-第三章 原子结构与元素周期律--第三章 习题
-4.1 离子键理论—离子键理论
--Video
-4.1 离子键理论—离子键价键构型
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-4.1 离子键理论—离子半径与离子晶体的结构
--Video
-4.2 共价键理论—经典路易斯理论
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-4.2 共价键理论—现代价键理论
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-4.2 共价键理论—共价键的性质
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-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道的理论要点
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-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型（一）
--Video
-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型（二）
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-4.3 杂化轨道理论—不等性杂化轨道理论
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-4.4 价层电子对互斥理论（VSEPR）I
--Video
-4.4 价层电子对互斥理论（VSEPR）II
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-4.5 分子轨道理论-分子轨道的建立
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-4.5 分子轨道理论-分子轨道能级图
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-4.5 分子轨道理论-异核双原子分子和离子
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-4.6 分子间作用力-分子的极性
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-4.6 分子间作用力-分子间作用力
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-4.7 氢键
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-第四章 分子结构与化学键理论--第四章 小论文
-第四章 分子结构与化学键理论--第四章 习题
-5.1 配合物的基本特征-配合物的形成
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-5.1 配合物的基本特征-配合物的命名规则
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-5.2 配合物的化学键理论-配位学说
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-5.2 配合物的化学键理论-配合物价键理论
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-5.2 配合物的化学键理论-晶体场理论
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-5.3 配合物化学键理论的应用-配合物的几何异构现象
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-5.3 配合物化学键理论的应用晶体场理论的应用（一）
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-5.3 配合物化学键理论的应用晶体场理论的应用（二）
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-第五章 配位化学概论--第五章 习题
-6.1化学反应中的能量变化-化学热力学基本概念(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-化学热力学基本概念(二)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-热力学第一定律
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(一)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(二)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-反应进度
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(一)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(二)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(一)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(二)
--Video
-6.2 化学平衡-可逆反应与平衡常数
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-6.2 化学平衡-化学平衡的规则
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-第六章 化学反应中的能量变化与化学平衡--第六章 习题
-7.1 自发过程与自发反应（一）
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-7.1 自发过程与自发反应（二）
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-7.2 熵与热力学第二定律—熵
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-7.2 熵与热力学第二定律—熵与Entropy
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-7.2 熵与热力学第二定律—热力学第二定律
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-7.3 热力学第三定律与与孤立系统熵判据—热力学第三定律
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-7.3 热力学第三定律与与孤立系统熵判据—孤立系统熵判据
--Video
-7.4 吉布斯自由能判据-吉布斯自由能（一）
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-7.4 吉布斯自由能判据-吉布斯自由能（二）
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-7.4 吉布斯自由能的判据—标准吉布斯自由能的计算
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-7.4 吉布斯自由能的判据—反应方向的标准吉布斯自由能判据
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-7.4 吉布斯自由能的判据—非标准状态下自发反应方向性的判据
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-7.4 吉布斯自由能判据—吉布斯-亥姆霍兹方程
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-7.5 化学反应方向的影响因素—勒夏特列原理与化学反应的方向（一）
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-7.5 化学反应方向的影响因素—勒夏特列原理与化学反应的方向（二）
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-7.5 化学反应方向的影响因素—温度、压力对化学反应方向的影响实例（一）
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-7.5 化学反应方向的影响因素—温度、压力对化学反应方向的影响实例（二）
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-第七章 化学反应的方向--第七章 小论文
-第七章 化学反应的方向--第七章 习题
-8.1 化学反应速率-化学反应的方向与反应速率
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-8.1 化学反应速率-化学反应速率的表示方式
--Video
-8.2 化学反应的速率方程-化学反应的速率方程的建立（一）
--Video
-8.2 化学反应的速率方程-化学反应的速率方程的建立（二）
--Video
-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程
--Video
-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程-一级反应速率方程
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程-二级反应速率方程
--Video
-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-温度对化学反应速率的影响
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-碰撞理论（一）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-碰撞理论（二）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-过渡态理论（一）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-过渡态理论（二）
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-8.4 催化剂对化学反应速率的影响
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-第八章 化学动力学基础--第八章 习题
-9.1 酸碱平衡—酸碱定义（一）
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-9.1 酸碱平衡—酸碱定义（二）
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-9.1 酸碱平衡—水的解离平衡
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（一）
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（二）
--Video
-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（三）
--Video
-9.1 酸碱平衡—同离子效应
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（一）
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（二）
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（三）
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-9.2 配位平衡—配合物的解离平衡
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-9.2 配位平衡—配合物解离平衡的移动
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积常数
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积规则（一）
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积规则（二）
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-第九章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡--第九章 习题
-10.1 氧化还原反应方程式配平
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-10.2 原电池与电极电势—原电池
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-10.2 原电池与电极电势—电极电势（一）
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-10.2 原电池与电极电势—电极电势（二）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电池电动势的影响（一）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电池电动势的影响（二）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电极电势的影响
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-10.4 电极电势的应用—判断氧化还原反应的方向性
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-10.4 电极电势的应用—判断元素的氧化还原能力
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-10.4 电极电势的应用—判断氧化还原反应进行的程度
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-10.4 电极电势的应用—元素电势图及其应用（一）
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-10.4 电极电势的应用—元素电势图及其应用（二）
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-10.4 电极电势的应用—金属的电化学腐蚀与防护
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-第十章 氧化还原反应与电化学基础--第十章 小论文
-第十章 氧化还原反应与电化学基础--第十章 习题
-无机元素化学-s区元素
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-无机元素化学-p区元素
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-无机元素化学-过渡元素
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-生命化学概论-生命有机化合物官能团
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-生命化学概论-生命元素-碳
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-生命化学概论-生命元素-氧
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-生命化学概论-蛋白质
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-生命化学概论-核酸
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-生命化学概论-糖
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-生命化学概论-金属酶与金属蛋白
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-生命化学概论-药物
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-第十一章 元素与生命化学概论--第十一章 习题
-纳米科学与化学-自然界中的纳米现象
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-纳米科学与化学-微观结构与仿生
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-纳米科学与化学-纳米结构的观察
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-纳米科学与化学-纳米结构与特殊浸润性
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-化学与材料-材料科学领域中的化学问题
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-化学与材料-正渗透与水处理技术
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-化学与材料-相变材料（一）
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-化学与材料-相变材料（二）
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-化学与材料-范德华力与二维材料
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-第十二章 化学与现代科学--第十二章 习题
-大学化学期末考试
