Charge-Transfer-Komplexe

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Charge-Transfer-Komplexe

Die Farben vieler chemischer Komplexe

Viele chemische Komplexe sind farbig aufgrund der sogenannten Charge-Transfer-Absorption. Diese Charge-Transfer-Absorption ist die Absorption eines Lichtquants definierter Wellenlänge aus dem elektromagnetischen Spektrum. Dieser Lichtquant stellt nach der Gleichsetzung der Einsteinformel mit der Planckschen Quantelung der Energie

eine Energieform dar und kann innerhalb oder außerhalb des sichtbaren Bereichs des elektromagnetischen Spektrums liegen. Diese Energie wird dazu gebraucht, um Elektronen innerhalb der Komplexpartner hin und her zu verschieben.

Nach der Orbital-Theorie befinden sich die unterschiedlichen Orbitale auch in unterschiedlichen Energieniveaus. Um ein Elektron von einem Energieniveau in ein anderes zu heben wird Energie benötigt. Die Charge-Transfer-Komplexe entnehmen den Energiewert aus dem elektromagnetischen Spektrum.

Charge-Transfer-Absorption

Die Energieabsorption aus dem elektromagnetischen Spektrum bedingt die Farbe des Komplexes. Wenn der Komplex im rot-violetten Bereich des sichtbaren Lichtes absorbiert, so erscheint der Komplex als bläulich-grün. Das menschliche Auge sieht somit die Komplementärfarbe.

Elektronenübergänge

Im Allgemeinen werden drei Elektronenübergänge innerhalb des Komplexes unterschieden.

Übergang Ligand → Metall

Elektronladung (→ engl.: Charge) wird aus einem besetzten Molekülorbital (MO) des Liganden in ein niedrig liegendes, unbesetztes oder teilbesetztes MO des Metallatoms angeregt (→ engl. Transfer). Darunter fallen zum Beispiel die Thiocyanatoeisen(III)-Komplexe: Eisen mit der Oxidationszahl +III und einer Besetzung der d-Orbitale mit fünf Elektronen geht in Eisen mit der Oxidationszahl II und einer Besetzung der d-Orbitale mit sechs Elektronen über. Gleichzeitig wird der Thiocyanatligand zu einem Thiocyanat-Radikal oxidiert.

Übergang Metall → Metall

Tritt ein bei Komplexen, die Metallatome unterschiedlicher Oxidationsstufe haben (e. g. Berliner Blau, Saphir). Diese Charge-Transfer-Komplexe haben meist sehr intensive Farben (im Fall des Berliner Blaus tiefblau).

Übergang Metall → Ligand

Es erfolgt Elektronenanregung aus einem am Metall lokalisierten, besetzten MO (e. g. besetztes d-Orbital) in ein energetisch höher gelegenes leeres MO mit Ligandencharakter (e. g. in ein π ^* -Orbital gleicher Symmetrie).

Halogenkomplexe

Statt eines Metall-Kations können auch andere starke Elektronenakzeptoren als Zentralteilchen eines Komplexes fungieren. Hierzu eignen sich etwa Halogenmoleküle wie I₂ und Br₂, die mit den Molekülen bestimmter Lösungsmittel ein Lewis-Säure-Base-Addukt bilden können. Solche Substanzen heißen solvatochrom, da sie in Lösungsmitteln unterschiedlicher Polarität unterschiedliche Farbwirkungen erzeugen.

Siehe auch

Kristallviolett, Tetranitromethan, Azulen, Kaliumpermanganat

http://dc2.uni-bielefeld.de/dc2/tip/brenzkat.htm