配合物的电子光谱与磁性

配体到金属电荷转移(ligand-to-metal charge transfer)

/ LMCT /

设想一个本来住在配体上的电子——待在裹住金属的某个氧或氯上——这时光来了,把它向里拽到金属原子上。这次向里的跳跃就是配体到金属电荷转移,简称 LMCT。在那一瞬间,配体被部分氧化、金属被部分还原,而完成这次跳跃所需的能量便表现为一条吸收谱带。

从机制上看,电子起始于一个主要带配体性质的轨道(一对孤对电子或一个充满的配体轨道),终止于一个主要带金属 d 性质的轨道。当金属处于高氧化态、因而渴求电子、容易被还原时,以及当配体拥有容易交出的电子(比如硫化物或碘化物这类软的、易极化的配体)时,这种转移最易发生。金属越容易被还原、配体越容易被氧化,LMCT 谱带的能量就越低,于是它从紫外滑进可见区,化合物便呈现深色。

LMCT 解释了主族和高氧化态化学中最戏剧性的颜色,恰恰是在 d-d 跃迁帮不上忙的地方。高锰酸根(锰为 +7,d0)和铬酸根(铬为 +6,d0)根本没有 d 电子,所以它们浓烈的紫和黄是纯粹的 LMCT——氧的孤对电子被提升到金属上。同样的逻辑使许多金属硫化物呈黑色或深色(硫化物非常容易被氧化),也是 HgI2 的黄色和 CrO3 的橙色背后的原因。一条好用的经验法则:一个处于高氧化态的金属上鲜艳、吸收极强的谱带,几乎总是 LMCT。

铬酸根(CrO4 2-)是亮黄色,重铬酸根(Cr2O7 2-)是橙色,两者的铬都是六价 d0。它们都不可能有 d-d 谱带,所以颜色来自 LMCT:氧的孤对电子被提升到空的铬 d 轨道里。能量上的差别正是一个黄、一个橙的原因。

铬酸根的黄和重铬酸根的橙都是氧到铬的 LMCT 谱带。

金属越容易被还原,LMCT 的能量越低(颜色越深),这就是为什么高氧化态加上易被氧化的配体是最浓烈颜色的配方——而正是这种组合也常使这类物种成为强氧化剂。

又称
LMCTL-to-M charge transfer配体向金属电荷转移配體向金屬電荷轉移