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8. 色

>画像を見る<270px遷移元素化合物の水溶液。左から Co(NO₃)₂ （赤）、K₂Cr₂O₇ （橙）、K₂CrO₄ （黄）、NiCl₂ （緑）、CuSO₄ （青）、KMnO₄ （紫）
光は電場と磁場の振動であり、その振動数が異なると、目を通して違った色として認識される。色の変化は、ある物質に入射した光が反射・透過・吸収されることによって起こる。遷移元素のイオンや錯体は、その構造に由来してさまざまに着色している。同じ元素であっても構造が違えばその色は異なる。例えば7価のマンガンのイオン MnO₄^－は紫だが、Mn²⁺ は薄い桃色である。

遷移元素の錯体では、配位子が化合物の色を決定する要素となる。これは配位によってd軌道のエネルギーが変化するためである。配位子が遷移元素イオンと結びつくと、縮退していたd軌道は高エネルギー準位の組と低エネルギー準位の組に分かれる。配位子を持つイオン、つまり錯体に光を当てると、低エネルギー準位にあった電子が高エネルギーの準位に移動する（遷移する）。このとき吸収される光が色として認識される。吸収される光はエネルギー準位の差とちょうどエネルギーを持つものに限られるため、準位差の違いは吸収する光の波長、すなわち色の違いとして現れる。

錯体の色は以下の要素によって決まる。

中心となる遷移元素イオンの性質、特にd電子の数。
中心イオンの周りの配位子の位置。幾何異性体は異なる色を示すことがある。
配位子の性質。強い配位子が結合すると、エネルギー準位の分裂幅は大きい。

亜鉛の場合、3d軌道がすべて満たされているため低エネルギーのd軌道から高エネルギーのd軌道への遷移が起こらない。そのため亜鉛の錯体は無色である。

>>9.脚注

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