質問: 紫外・可視領域の分子の吸収スペクトルについて 「紫外・可視領域の分子の吸収スペクトルが幅広になる理由を述べなさい」という問題について、ご教授願います。 講義の内容や、文献をあたった結果から以下のように自分なりに考えました。 「分子が紫外線や可視光を吸収すると基底状態にあった電子が励起され励起状態となる。このときのエネルギー差に相当するエネルギーを持った波長の光が吸収されスペクトルとなる。しかし、分子の持つエネルギーはほかに、振動エネルギーや回転エネルギーなどがあるため、実際に吸収するエネルギーの値は一定ではなく幅を持ったものとなる。このため、吸収される光の波長にも幅が生まれ結果としてスペクトルに幅が生まれる。」 この内容について、合っているか間違っているかを教えて頂きたいのが1点目の質問です。 そして、課題のヒントとして 「分子の基底状態は振動により核間距離に幅がある。フランクコンドンの原理にあるように吸収は核間距離を変化させずに起こる。基底状態から励起状態に遷移するためには励起状態に存在を許容する準位がなければならない。といったことを考えよ」 というものが与えられたのですが、これをどのように考えたらいいのかがわかりません。これが2点目の質問です。 以上の2点について、考え方の方向性やヒントを示していただけるだけでも構いませんので、ご解答をお願いします。
回答: 小難しい表現なんかしなくても,たとえば振動についてはこんな感じでしょうかね. 原子核は平衡位置を中心に振動してるわけで,それによって,核の位置が変化するわけだから,当然,電子のエネルギー極小値より高いなにがしかの位置にいる可能性が高いと.基底状態でも励起状態でも,電子エネルギーは核位置の関数だからね. そこから励起がおこるが,フランク-コンドン原理があるので,電子遷移がおこる間は核配置は固定されているとしてよいと.一方,励起状態と基底状態では,電子エネルギーの極小を与える平衡核位置は一致していない.ってことは,基底状態と励起状態は,エネルギー軸について平行移動した関係にあるわけではない.だから,電子遷移に必要なエネルギーは,核がどの位置にある状態からおこった遷移かによって違いがある. あとは,講義のキャラに合うように脚色が必要でしょうかね.このまま出すと,70点くらいかな.