基础现代化学基础现代化学.PDF

基礎現代化学 基礎現代化学 ～第７回～ ～第７回～ 物質の色の起源 物質の色の起源 分子を測る 分子を測る 教養学部統合自然科学科・小島憲道 教養学部統合自然科学科・小島憲道 2014.05.21 第１章 原子 §１ 元素の誕生 §２ 原子の電子構造と周期性 第２章 分子の形成 §１ 化学結合と分子の形成 §２ 分子の形と異性体 第３章 光と分子 §１ 分子の中の電子 §２ 物質の色の起源 §３ 分子を測る 第４章 化学反応 §１ 気相の反応、液相の反応 §２ 分子を創る 第５章 分子の集団 §１ 分子間に働く力 §２ 分子集合体とその性質Ⅰ §３ 分子集合体とその性質Ⅱ 参考書 『現代物性化学の基礎』小川桂一郎・小島憲道 共編（講談社サイエンティフィク） 『原子・分子の現代化学』田中政志・佐野充 著（学術図書） 物質の色：１５種類の起源 【Vibrations and Simple Excitations 】 １．黒体放射：白熱電球、太陽光（5700℃） ２．ガスの励起：ナトリウムランプ、ネオンサイン、オーロラ ３．振動・回転による励起：水の青色（振動の高調波による光吸収） 【Transitions Involving Ligand Field Effects 】 ４．遷移金属化合物の発色（d軌道間の遷移）：硫酸銅の青色 ５．不純物遷移金属元素による発色：ルビーの赤色 【Transitions Between Molecular Orbitals 】 ６．有機化合物：有機色素の発色、有機電荷移動錯体の発色 ７．電荷移動遷移による発色：ブルーサファイヤ、プルシアンブルー 【Transition Involving Energy Bands 】 ８．金属の光沢：金の黄金色、真鍮の黄金色、銀の銀白色 ９．真性半導体の色：珪素の銀白色、硫化水銀の朱色 10．ｎ（ｐ）型半導体の発色：有色ダイヤモンド、半導体レーザー 11．色中心：紫水晶、黒水晶 【Geometrical and Physical Optics 】 12．拡散反射：虹、ハロー 13．光の散乱：レイリー散乱、ラマン散乱 14．光の干渉：シャボン玉の色、 15．光の回折：液晶の発色、オパール The Physics and Chemistry of Color, by K. Nassau (John Wiley Sons, 1983) 物質の色の起源：遷移金属化合物の発色（d軌道間の遷移） 電子殻と収容される電子数 M 殻 K殻：副殻（1s軌道（2個） L殻：副殻（2s軌道（2個）, 2p軌道（6個）） M殻：副殻（3s軌道（2個）, 3p軌道（6個）, 3d軌道（10個）） N殻：副殻（4s軌道（2個）, 4p軌道（6個）, 4d軌道（10個）） 4f軌道（14個）） 遷移元素：周期表の３～１２族の元素をさす。原子番号が増す に従ってd 軌道またはf 軌道に電子が満たされていく元素である。 配位子 遷移金属化合物が着色している原因： 遷移金属イオンは金属錯体などの化合物を形成す ると、M殻の副殻であるd軌道が２つのグループに 金属イオン 分裂する。この分裂の間隔が可視光のエネルギー 金属錯体 に相当するため、金属錯体は着色する． 遷移元素における５種類のd軌道