颜色是物质的一个非常重要的性质,被广泛应用于日常生活、工业生产、医疗及科学研究等各个领域颜色是不是物质的属性？物质为什么会呈现各种不同的颜色？下面我们就来探讨一下，下面我们就来说一说关于无机化合物主要是什么?我们一起去了解并探讨一下这个问题吧!
无机化合物主要是什么
颜色是物质的一个非常重要的性质,被广泛应用于日常生活、工业生产、医疗及科学研究等各个领域。颜色是不是物质的属性？物质为什么会呈现各种不同的颜色？下面我们就来探讨一下。
一、物质显色的一般规律
常温时物质在太阳光下呈现颜色有如下规律:
(一)绝大多数具有d1-9电子组态的过渡元素和f1-13电子组态的稀土元素的化合物都有颜色;
(二)3、4、5、6主族的5、6周期各元素的溴化物、碘化物几乎都有颜色,18e-结构的铜副族的溴化物和碘化物也都有颜色;
(三)元素的含氧酸根离子多数是有色的,如VO3-(黄色),CrO42-(橙色)等;
(四)元素在不同氧化态的化合物常呈现颜色,而且该化合物的颜色比相应的单一价态化合物的颜色深;
(五)3、4、5、6主族中5、6周期各元素的氧化物大部分是有色的;4、5、6周期各元素的硫化物几乎都有颜色,多数不稳定的卤素氧化物也是有颜色的;
(六)顺式异构体配合物所呈现的颜色一般比同种配合物的反式异构体的颜色偏移向短波方面(即紫色方面);四面体、平面正方形配合物的颜色比相应八面体的颜色一般也移向短波方向
(七)无色晶体如果掺有杂质或发生晶格缺陷时,常常显有颜色。如在Al2O3无色晶体中含有过渡金属Fe和Ti时而显蓝色(蓝宝石);
(八)某些物质溶于特定的溶剂中,溶液会呈现出某种特征颜色。如I2进入有机相中,使有机相呈现蓝紫色;
(九)高温下的焰色反应:钙使火焰呈橙色,锶呈洋红色,钡呈绿色,锂呈红色,钠呈黄色,钾、铷及铯呈紫色。
二、物质显色的原因
(一)可见光
物质的颜色就是它吸收了可见光中某些波段的光后散射光的颜色,也就是吸收光颜色的补色。可见,严格说来,颜色不是物质的属性,它是人的大脑对光的某种反应,是人脑对投射在视网膜上不同性质的光线进行辨认的洁果。成对的互补色同时刺激视网膜时,人眼看到的是白色。当从白光中去掉某一波段的光以后,人脑便产生其补色的光感。但是,对于辨色力正常的人,对颜色的辨别也是不可靠的,人眼观察到的颜色和物质散射光的颜色往往会有差别。例如,当日光通过HgI后,波长在400-480nm范围内的蓝光和紫光被吸收后,观察者看到的是黄色光,波长为580-595nm。但是,实际上透过的光是波长为480-700nm的混合补色光,这就是人的视觉造成的。
(二)d-d跃迁和f-f跃迁
在配位场的影响下,过渡金属离子的d轨道发生分裂,原来能量相同的5个d轨道分裂成能量不同的两组或两组以上的轨道,其能量差一般相当于可见光的能量。含有d1-9电子组态的金属离子,由于d轨道没有充满,电子在吸收可见光光子的能量后,可以在能量不同的d轨道之间跃迁,从而使物质显色,这种跃迁称为d-d跃迁。同理,镧系、锕系金属离子的f轨道在配位体场的影响下也会发生分裂。因此含有f1-13电子组态的稀土金属离子,也可以在能量不同的f轨道之间跃迁,从而使稀土金属离子显色。这种跃迁称为f-f跃迁。过渡金属离子和稀土金属离子显色,主要是由d-d跃迁和f-f跃迁引起的。由于可见光的能量不能满足d-d跃迁和f-f跃迁,因而具有d0、d10、f14结构的离子(如碱金属、碱土金属和Y3 ,La3 ,Cu ,Ag ;Zn2 ,Cd2 ,Lu3 )不显色。d-d跃迁和f-f跃迁所表现的吸收谱带有两个特点:一、物质在可见光区的吸收频率;二、物质的吸收强度。现以Ti(H2O)63 的吸收光谱为例作进一步说明。Ti(H2O)63 离子在可见光区有一最大吸收峰,其波数相当于20400cm-1,吸收最少的光区是紫区和红区,因此Ti(H2O)63 是紫红色的。晶体场理论认为这是由于[Ti(H2O)6]3 中的d电子在吸收光子能量后,由dε轨道跃迁到dγ轨道的结果。
(三)晶体缺陷
晶体缺陷也是物质生色的原因之一,我们在实际中遇到的多是不完美的或有缺陷的晶体。晶体常因为金属过量、掺杂质离子等引起缺陷。例如,白色ZnO加热时呈黄色,就是因为加热时易失去氧,本来阴阳离子的个数比是1:1,由于失去阴离子而使阳离子数多于阴离子数从而造少戊金属过量缺陷(也叫非整数比缺陷）,这时晶体中就会因为失去阴离子而形成一些空洞,这些空洞成为晶体的发色中心,通常叫“F中心”。Zn上的电子就会被这些空洞所俘获。被俘获的电子被可见光激发后又释放出来,这时晶体就会吸收并散射可见光,从而使ZnO由原来的白色变成黄色。这就属于掺杂质离子引起晶缺陷生色。
(四)其它因素
另外,其它一些因素,如离子极化,温度,分散度等因素对物质的颜色也有决定性的影响。
总之物质颜色的成因是很复杂的,以上只是对它的一些规律的粗浅认识,还有许多问题,有待干我们从其它角度和层次去做更深入更细致的探讨。
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