طیفسنجی الکترونی
طیفسنجی الکترونی گذارهای الکترونها را بین اوربیتالهای مولکولی، عمدتاً در ناحیه فرابنفش و مرئی، اندازهگیری میکند که مسئول رنگ، فوتوشیمی، و پدیدههای غنی فلورسانس و فسفرسانس است.
Definition
طیفسنجی الکترونی مطالعه گذارهای بین سطوح انرژی الکترونی مولکولها از طریق جذب یا گسیل تابش فرابنفش، مرئی و تابشهای مرتبط است که شامل طیفهای جذبی، لومینسانس و طیفهای فوتوالکترون میشود.
Scope
این موضوع گذارهای بین حالتهای الکترونی مولکولها را پوشش میدهد: جذب فرابنفش-مرئی که هنگام ارتقاء الکترونها بین اوربیتالها ایجاد میشود، اصل فرانک-کاندون که ساختار ارتعاشی همراه را کنترل میکند، و قانون بیر-لامبرت که جذب را به غلظت مرتبط میسازد. این شامل کروموفورها و مزدوجشدگی، حالتهای تکین و سهگانه که زیربنای فلورسانس، فسفرسانس، و عبور بینسیستمی هستند، همانطور که در نمودار یابلونسکی خلاصه شده است، و طیفسنجی فوتوالکترون را در بر میگیرد. روشهای زمانتفکیکشده و لیزری که دینامیک حالت برانگیخته را دنبال میکنند، در یک موضوع مرتبط دیگر بررسی میشوند.
Core questions
- چگونه گذارهای الکترونی بین اوربیتالهای مولکولی طیفهای فرابنفش-مرئی را تولید میکنند؟
- چگونه اصل فرانک-کاندون ساختار ارتعاشی نوارهای الکترونی را توضیح میدهد؟
- چگونه قانون بیر-لامبرت جذب را به غلظت مرتبط میسازد؟
- چگونه فلورسانس، فسفرسانس، و عبور بینسیستمی از حالتهای برانگیخته ناشی میشوند؟
Key concepts
- گذارهای الکترونی و کروموفورها
- اصل فرانک-کاندون
- قانون بیر-لامبرت
- حالتهای برانگیخته تکین و سهگانه
- فلورسانس، فسفرسانس، و نمودار یابلونسکی
Key theories
- اصل فرانک-کاندون
- گذارهای الکترونی آنقدر سریع هستند که هستهها در طول آنها عملاً ثابت میمانند، بنابراین شدیدترین نوارهای ارتعاشی-الکترونی آنهایی هستند که توابع موج ارتعاشی آنها بهترین همپوشانی را بین حالتهای الکترونی پایه و برانگیخته دارند.
- مسیرهای واپاشی حالت برانگیخته
- یک مولکول برانگیخته میتواند با گسیل یک فوتون به صورت فلورسانس از حالت تکین یا فسفرسانس از حالت سهگانه، یا به صورت غیرتابشی از طریق تبدیل داخلی و عبور بینسیستمی، آرامش یابد، همانطور که در نمودار یابلونسکی سازماندهی شده است.
Clinical relevance
طیفسنجی الکترونی زیربنای تحلیل کمی فرابنفش-مرئی از طریق قانون بیر-لامبرت، طراحی رنگها، رنگدانهها، و مواد فتوولتائیک و نورگسیل، سنجشهای مبتنی بر فلورسانس و میکروسکوپی در علوم زیستی، و درک بینایی و فوتوشیمی است.
History
اصل فرانک-کاندون، که توسط فرانک در سال ۱۹۲۶ فرموله شد و توسط کاندون به شکل کوانتومی درآمد، الگوهای شدت طیفهای نواری الکترونی را توضیح داد؛ نمودار یابلونسکی در دهه ۱۹۳۰ از فرآیندهای حالت برانگیخته، لومینسانس را سیستماتیک کرد، و روشهای مدرن فوتوالکترون و لیزر این حوزه را به یونیزاسیون و دینامیک فوقسریع گسترش دادند.
Key figures
- James Franck
- Edward Condon
- Aleksander Jablonski
Related topics
Seminal works
- atkins2018
- hollas2004
Frequently asked questions
- چرا برخی مواد رنگی هستند؟
- یک ماده زمانی رنگی به نظر میرسد که گذارهای الکترونی آن نور را در محدوده مرئی جذب کنند، اغلب به دلیل مزدوجشدگی گسترده یا گذارهای اوربیتال d فلز که شکاف انرژی را کاهش میدهند؛ رنگ مشاهده شده مکمل طول موجهای جذب شده است.
- تفاوت بین فلورسانس و فسفرسانس چیست؟
- فلورسانس گسیل سریع از یک حالت تکین برانگیخته با همان اسپین حالت پایه است، در حالی که فسفرسانس گسیل آهستهتر از یک حالت سهگانه است که از طریق عبور بینسیستمی به دست میآید؛ تغییر اسپین باعث میشود فسفرسانس ممنوع و در نتیجه طولانیمدت باشد.