Was ist die Quelle für die Farbe von Osmium?

Die Antwort ist hier .

In dem Artikel "Die Struktur der Energiebänder und optische Absorption in Osmium" (Sov. Phys. JETP 63, 115 (1986)) beschreiben Nemoshkalenko et al. berichten über Messungen des komplexen Brechungsindex von Osmium (der aus dem Reflexionsvermögen extrahiert und mit der komplexen Leitfähigkeit in Beziehung gesetzt werden kann). Im Gegensatz zu kubischen Metallen wie Gold hat Osmium eine hexagonale Kristallstruktur, was bedeutet, dass seine optischen Eigenschaften nicht isotrop sind. Licht mit elektrischem Feld in der Ebene des Sechsecks ($\mathbf{E}\perp \mathbf{c}$) hat ein anderes Reflexionsvermögen als Licht mit elektrischem Feld senkrecht zum Sechseck ($\mathbf{E}\parallel\mathbf{c}$), wo$\mathbf{c}$der Gittervektor senkrecht zu den Sechsecken ist.

Schauen Sie sich Abbildung 1(b) an, die das gemessene Reflexionsvermögen darstellt (der sichtbare Bereich entspricht ~1,75-3 eV). Wie @JohnRennie betonte, gibt es einen Reflexionsabfall im Rot (was die Autoren als Absorptionsband B bezeichnen), insbesondere für$\mathbf{E}\parallel \mathbf{c}$, was zu einer bläulicheren Farbe führt.

Die Autoren erklären dieses Verhalten durch Berechnung der Bandstruktur von Osmuim. Sie stellen fest, dass die Theorie vorhersagt, dass die Absorptionsbande B aufgrund einiger elektronischer Übergänge (ihrer Banden) auftritt$7\to 8$und$8\to 9$), die sie beschreiben als$d\leftrightarrow p$Typ Übergänge.

Wie bei Metallen üblich, wird die Farbe durch Interbandabsorption beschrieben. Im Wesentlichen haben Sie einen Kristall mit einem Durcheinander von Energiebändern, deren Details sich aus der Art des Gitters, den verschiedenen Elektronenorbitalen in jedem Atom, den Kopplungen zwischen ihnen und anderen Wechselwirkungen wie der Spin-Bahn-Kopplung ergeben. Bei niedrigen Energien wird die Leitfähigkeit typischerweise durch das Verhalten freier Elektronen (Drude-ähnlich) dominiert. Wenn die Photonenenergie mit der Energiedifferenz zwischen einem besetzten und einem unbesetzten Band übereinstimmt, erhalten Sie eine Interbandabsorption. Aus diesem Grund haben beispielsweise Kupfer und Gold ihre Farben, aber Platin und Silber erscheinen farblos (Pt und Ag haben keine Interbandübergänge im sichtbaren Bereich oder darunter). Für Osmium offenbar ein Band mit$d$-Orbitalcharakter ist voller Elektronen und mit Photonen im Bereich von 1-1,5 eV (mit$\mathbf{E}\parallel \mathbf{c}$damit die Matrixelemente funktionieren) können Sie diese Elektronen auf ein anderes Band befördern$p$-orbitaler Charakter. Was an Osmium ein wenig interessant ist, ist, dass es auch eine Reihe von Übergängen mit niedrigerer Energie (Infrarot) gibt, die es von Pt, Ag, Au, Cu usw. unterscheiden.

Ich habe hier Reflexionsspektren von Osmium gefunden und sie grafisch dargestellt, damit Sie sehen können, wie sie aussehen:

(Der Artikel macht nicht klar, was$R_1$und$R_2$- es handelt sich vermutlich um Reflexionskoeffizienten in irgendeiner Form)

Grundsätzlich ist Osmium nicht gefärbt. Im Vergleich zu Gold und Kupfer ist das Spektrum langweilig flach. Es ist nur, wenn wir hineinzoomen$y$Achse, auf der wir sehen können, was die Farbe verursacht:

Dies zeigt, dass das Reflexionsvermögen einen Spitzenwert für grünes Licht (500–550 nm) aufweist und das Reflexionsvermögen tatsächlich für blaues Licht abfällt (linke Seite des Diagramms). Die$R_2$Die Reflektivität hält sich jedoch am roten Ende (rechte Seite des Diagramms).$R_1$fällt und vermutlich ist es die reduzierte Reflektivität am roten Ende, die den Blaustich verursacht (es würde helfen, wenn der Artikel genau erklären würde, was$R_1$und$R_2$sind). Dies ist jedoch ein sehr kleiner Effekt. Ich vermute, dass es nur die Empfindlichkeit der menschlichen Farbwahrnehmung ist, die den Blaustich überhaupt wahrnehmbar macht.

Letztendlich ist dies ein verherrlichtes "Ich weiß nicht", wie Sie in Ihrer Frage angedeutet haben. Mein Punkt ist, dass es nicht wirklich Absorptionsmerkmale wie bei Gold und Kupfer gibt, sodass die leichte Tönung wahrscheinlich nicht auf ein bestimmtes elektronisches Merkmal zurückzuführen ist.

Eine Fußnote:

Laut dieser Seite auf der Website habe ich oben die Reflektivitäten verlinkt$R_1$und$R_2$werden für pleochroische Mineralien verwendet, dh Mineralien, bei denen das Reflexionsvermögen von linear polarisiertem Licht von der Orientierung des Lichts relativ zum Mineral abhängt. Angesichts des Unterschieds zwischen$R_1$und$R_2$für rotes Licht, das den blauen Farbton vermuten lässt, wäre es orientierungsabhängig, wenn Osmium in polarisiertem Licht betrachtet wird.