问答题 与d区过渡元素比较,镧系离子(Ln3+)的颜色与电子吸收光谱有何特点?
【正确答案】不少镧系元素离子具有颜色,是由于f→f跃迁引起的。Ln3+呈现的颜色通常与未成对电子数有关,即具有fn和f14-n个电子的Ln3+离子,因未成对电子数相同,所以呈现相同或相近颜色。若以Gd3+离子为中心,则左右两边的离子颜色呈对称分布。其中La3+(f0),Lu3+(f14)为无色,因不能实现f→f跃迁;Ce3+(f1),Eu3-(f6),Gd3+(f7),Tb3+(f8)等离子虽可实现f→f跃迁,但吸收峰落在紫外区,Yb3+(f13)吸收峰落在红外区,故也为无色;Ce4+(f0)呈现橙红色是由于电荷迁移引起的。
   镧系离子的电子吸收光谱与d区过渡金属离子的电子吸收光谱不同:前者是由f→f跃迁产生的尖狭的类线状光谱,而后者则为d→d跃迁产生的较宽的谱带。原因是镧系离子的4f亚层外面还有5s和5p电子层,由于后者的屏蔽作用,使4f亚层受化合物中其他元素的势场(在晶体或配离子中,这种势场叫做晶体场或配位场)的影响较小,因此,镧系元素化合物的吸收光谱和自由离子的吸收光谱基本一样;而d区过渡金属离子的d电子是处于nd亚层上,而,nd亚层是处于过渡金属离子的最外层,外面不再有其他电子屏蔽,受晶体场或配位场的影响较大,所以同一元素在不同化合物中的吸收光谱往往不同,又由于晶体质点或配体的振动,因此吸收光谱由气体自由离子的线状光谱变为化合物或溶液中的带状光谱。
【答案解析】