配合物的电子光谱与磁性

金属到配体电荷转移(metal-to-ligand charge transfer)

/ MLCT /

现在把电荷转移反过来跑。这一次不是光把电子从配体拉到金属上,而是把电子从金属向外推到配体上。这次向外的跳跃就是金属到配体电荷转移,简称 MLCT。在那一瞬间,金属被部分氧化、配体被部分还原,而这次跳跃的能量表现为一条浓烈的吸收谱带——它是许多用于太阳能电池和发光器件的鲜艳配合物颜色的来源。

电子起始于一个充满的金属 d 轨道,落到配体上一个空的轨道里——具体说是某个能接受电子的配体的空的 pi 反键轨道(pi-星轨道),比如一氧化碳、氰化物,或像 2,2'-联吡啶这样的芳香含氮配体。当金属处于低氧化态、富电子(容易被氧化),而配体是带低位空轨道、能接住电子的良好 pi 受体时,MLCT 最易发生。金属推得越好、配体拉得越好,谱带能量越低、越往可见区移动。

MLCT 是一整类功能配合物背后的主力。三(联吡啶)合钌(II) 那深橙的颜色——许多染料敏化太阳能电池和光催化剂的光活性核心——就是一条 MLCT 谱带:光把钌的一个 d 电子提升到联吡啶配体上,造出一个电荷分离的激发态,随后便能去做有用的化学。和所有电荷转移谱带一样,MLCT 是完全允许的,因而浓烈。诚实的微妙之处:分辨 MLCT 与 LMCT 不能只看颜色——你要从氧化态(低利于 MLCT,高利于 LMCT)和配体性质(pi 受体利于 MLCT,易被氧化的给体利于 LMCT)来推断。

[Ru(bpy)3]2+(三联吡啶合钌(II))呈橙色,原因是一条 MLCT 谱带:光把钌的一个 d 电子提升到联吡啶配体一个空的 pi-星轨道里。由此产生的长寿命电荷分离激发态,正是这个配合物成为著名光敏剂的原因。

[Ru(bpy)3]2+:一个金属 d 电子被提升到联吡啶上——一条 MLCT 谱带。

MLCT 与 LMCT 都可能落在可见区、都给出浓烈颜色;不要凭色调猜方向。要从金属的氧化态和配体的性质(pi 受体还是易被氧化的给体)来判读。

又称
MLCTM-to-L charge transfer金属向配体电荷转移金屬向配體電荷轉移