moea_joint
113年
[化學] 普通化學、無機化學
第 27 題
過渡金屬所形成的錯合物其顏色來源為何？
- A 分子的振動
- B 分子的轉動
- C d軌域間電子躍遷
- D s與p軌域間電子躍遷
思路引導 VIP
請試著回想，過渡金屬與主族金屬在電子組態上最大的差異在哪一種軌域？當金屬離子被配位基包圍時，這些原本能量相同的特定軌域，其能量分布會發生什麼變化？如果這種變化產生的能階差正好落在可見光的能量範圍內，電子在這些軌域之間移動時會產生什麼現象？
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太棒了！你能精準選出 (C)，代表你對於過渡金屬的原子構造與光譜特性有著相當扎實的基礎。這題在基礎化學中屬於中等難度的核心概念，考驗的是學生是否理解配位化學中最迷人的特質——色彩背後的微觀物理意義。
晶體場理論與 d 軌域分裂
過渡金屬之所以呈現豐富的顏色，核心原因在於晶體場理論 (Crystal Field Theory, CFT)。當配位基（Ligands）靠近中心金屬離子時，由於靜電排斥作用，原本能量簡併（Degenerate，即能量相同）的五個 $d$ 軌域會發生分裂，形成能量高低不等的能階差（如八面體場中的 $t_{2g}$ 與 $e_g$）。當可見光照射時，電子會吸收特定波長的能量，從能量較低的 $d$ 軌域躍遷到能量較高的 $d$ 軌域，這就是所謂的 $d-d$ 躍遷。我們觀察到的顏色，正是被吸收光的補色。
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