配合物的电子光谱与磁性
振动耦合(vibronic coupling)
/ vy-BRON-ic /
如果 Laporte 规则严格禁止有对称中心配合物的 d-d 跃迁,那铜或镍的溶液怎么还会有颜色?逃生口在于:分子从来不会僵在原地不动——它们总在摇晃、伸缩、弯曲。振动耦合就是这些振动(振)与电子跃迁(电)的联姻,它正是一条禁阻谱带借来刚好够被看见的强度的途径。
用直白的步骤说说这个机制。完美八面体有对称中心,所以它的 d-d 谱带是宇称禁阻的。但当分子振动时,某些非对称的振动——那些把配体一瞬间推离对称排布的振动——会在一刹那间摧毁那个对称中心。在那转瞬即逝的不对称时刻,分子不再具有当初禁止跃迁的那种对称性,于是 d 轨道与宇称为奇的轨道(比如金属 p 轨道)稍稍混合,一个光子就能被吸收。这个跃迁是骑在振动上的:它之所以被允许,正因为分子被逮在摇晃途中、暂时没有了对称中心。
这就是为什么 Laporte 禁阻的谱带是微弱而非缺失,也是为什么它们往往宽而不尖——每一次电子跳跃都披着一片振动能量的展开。它还解释了一个温度特征:把样品加热,分子振动更剧烈,不对称畸变更大更频繁,于是振动允许的谱带反而变得更强(降温则减弱)。所以振动耦合是那一大批八面体过渡金属配合物之所以有柔和而持久颜色的悄无声息的原因——若没有它,选择定则本会把它们留成无色。
把八面体配合物溶液降温,会让它的 d-d 谱带变尖、变弱:热运动减少后,分子畸变的时间也减少,于是借给谱带强度的振动机制起作用的机会变少——这直接演示了正是振动让禁阻谱带变得可见。
降温会减弱振动允许的 d-d 谱带:打破对称的摇晃变少了。
振动耦合只为 Laporte(宇称)规则借来强度;它对自旋禁阻的谱带几乎无能为力,那需要的是自旋-轨道耦合。这就是为什么像锰(II) 这样双重禁阻的离子仍几乎无色。
又称
另见