结构推理 Ln3+在晶体或水溶液中各呈什么颜色?颜色变化有何规律?
【正确答案】多数Ln3+离子在晶体或水溶液中呈现一定的颜色,这主要是由于f-f跃迁而引起的。Ln3+离子呈现的颜色通常与未成对的f电子数有关,因此具有f0、f14结构的离子因没有单电子而无色;而具有fn、f14-n结构的离子因单电子数相同而颜色相同或相近。这种情况可归结如下表:
   
离 子 单电子数 颜 色 单电子数 离 子
La3+ 0(4f0) 无色 0(4f14) Lu3+
Ce3+ 1(4f1) 无色 1(4f13) Yb3+
Pr3+ 2(4f2) 绿 2(4f12) Tm3+
Nd3+ 3(4f3) 淡红 3(4f11) Er3+
Pm3+ 4(4f4) 粉红,浅黄 4(4f10) Ho3+
Sm3+ 5(4f5) 5(4f9) Dy3+
Eu3+ 6(4f6) 无色 6(4f8) Tb3+
Gd3+ 7(4f7) 无色 7(4f7) Gd3+

   其中La3+(4f0)、Lu3+(4f14)因无单电子,无法实现f-f跃迁而无色。Ce3+(4f1)、Eu3+(4f6)、Tb3+(4f8)虽能实现f-f跃迁,但吸收峰落在紫外区,而Yb3+(4f13)吸收峰落在红外区,所以它们也无色。此外,Ce4+(4f0)呈现橙红色则是由于电荷迁移引起的。
【答案解析】