Termochrominių kompleksų sintezė ir jų fazinio virsmo tyrimas

Teorija:

Termochrominės medžiagos keičia spalvą kaitinant ar šaldant. Tokių medžiagų pavyzdžiai yra bis(dietilamonio)tetrachlorokupratas(II), [(C2H5)2-NH2]2CuCl4, ir bis(dietilamonio)tetrachloronikeliatas (II), [(C2H5)2-NH2]2NiCl4. Kaitinant vario kompleksą, jis pakeičia spalvą iš šviesiai žalios į geltoną, pasiekus termochrominio fazinio virsmo temperatūrą.

Kompleksų spalvos pokytis kaitinant atspindi metalo jono koordinacinės sferos geometrijos pokytį, kuris nulemia pereinamojo metalo d-orbitalių energetinio išsiskaidymo pobūdį, kristalinio lauko stabilizacijos ir skaidos energijos dydžius bei šviesos absorbcijos maksimumo padėtį (λmax) matomos šviesos spektre (spalvą).

 [(C2H5)2-NH2]2CuCl4 atveju, balansą tarp dviejų koordinacinės geometrijos formų apsprendžia keletas faktorių. Iš vienos pusės, ligandų (chloro atomų) tarpusavio atostūmis skatina tetraedrinę CuCl4 konfigūraciją, iš kitos - vandeniliniai ryšiai tarp chloro atomų ir dietilamonio vandenilio atomų yra stipresni (trumpesni) plokščios kvadratinės geometrijos atveju. Pastarasis faktorius ir nulemia deformuotą kvadratinę CuCl4 formą žemoje temperatūroje. Vario jono d-orbitalių skaidos energija didesnė, esant kvadratinei geometrijai, tad šios formos kompleksas absorbuoja trumpesnes matomos šviesos bangas (elektronų sužadinimas dxy→dx2-y2). Manoma, kad termochrominio [(C2H5)2-NH2]2CuCl4 virsmo dominuojantis faktorius yra dietilamonio katijono netvarkingumo (entropijos) padidėjimas kaitinant. Todėl, aukštesnėje temperatūroje susilpnėjus vandeniliniams ryšiams, šis faktorius nebeturi tokios didelės įtakos ir kvadratinė koordinacija pakinta į mažiau įtemptą deformuotą tetraedrinę. Susilpnėjusius vandenilinius ryšius aukštatemperatūrinėje fazėje patvirtina IR spektrai (iš jų paskaičiuotas atstumas NH-Cl plokščiame CuCl42- yra 3,31 Å, o tetraedriniame- 3.45 Å). Mažesnė Cu2+ jono d-orbitalių skaidos energija tetraediniame ligandų lauke nulemia aukštatemperatūrės komplekso formos šviesos absorbcijos maksimumo poslinkį į ilgesnių bangų pusę (elektronų sužadinimas dz2, dx2-y2 → dxy, dxz, dyz).