卤素单质颜色为什么逐渐变深

氟气是淡黄绿色，氯气是黄绿色，液溴是深红色，碘是紫黑色，颜色的深浅和物质结构有关吗？

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物质呈现的颜色与其内部结构之间有一定的相关性。日光是由波长为400—760 nm的电磁波组成的，经色散后成为由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫色构成的光谱。当物质吸收一部分可见光后，剩下未被吸收的光的复合颜色就是肉眼能观察到的各种物质的颜色，如太阳光照射某物体时，完全反射，则该物质为白色；完全吸收，则该物质为黑色；如某波长的光被物质吸收，则物质显示的颜色（反射光）为该色光的补色。太阳光照射到物质上，若物质吸收波长为400—435 nm的紫光，则物质呈现黄绿色。

表18　物质的颜色和吸收光颜色之间的关系

（续表）(www.xing528.com)

物质吸收光时，电子在可见光谱中相应能量的作用下被激发，电子的基态和激发态之间的能量差在可见光的能量范围内，物质就能显色。基态和激发态之间的能量差越小，吸收波长越长的光，呈现的颜色就越深。

能量差随卤素原子序数递增而减小，由于同一族元素从上到下，随电子层数的增多原子半径逐渐增大，元素的电离能逐渐减小，使原子的外层电子容易被激发。

对氟原子，能量差大，电子不易激发，氟吸收能量大波长短的光。氟分子吸收光带在紫外区，在可见光范围内只吸收紫色光的一部分，因此透过的可见光颜色很浅，是紫色光的互补色，氟气呈淡黄绿色。氯原子能量差较小，激发电子需要的能量较低，故氯分子的吸收带在蓝色部分，即吸收光带向较长的波长方向移动，吸收后透射过来的光颜色是蓝色光的互补色，氯气呈黄绿色。溴分子的吸收带波长更长，其补色光的颜色更深，液溴呈深红色。碘分子中的电子最易激发，碘只吸收能量小、波长长的光，碘显示波长较短光的颜色，即紫黑色。