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Jablonski-Diagramm → zur Darstellung von energetischen Übergaengen (Absorption & Emission)
Energieniveaus von Schwingungen: v
Energieniveaus von Rotationen: l
Bei RT sind fast alle Moleküle im elektronischen und vibronischem Grundzustand, wobei nur Rotationsniveaus signifikant besetzt sind. Im Grundzustand gibt es keine Schwingungen (v = 0).
Im Fall einer geringer Energiezufuhr, z.B. durch Mikrowellen oder IR (thermische Energie) beginnen Moleküle starker zu rotieren und schliesslich zu schwingen. Bei staerkerer Energiezufuhr, z.B. UV-VIS-Strahlung werden Elektronen in angeregte Zustaende überführt → Absorption. Elektronenübergaenge vollziehen sich sehr schnell (instabil, keine Dissoziation - Dissaziationsgrenze: Bei Zufuhr hoher Energiemengen, können Elektronen aus Bindungen entfernt werden):
i.d.R unter Beibehaltung d. Spins - erlaubte Übergaenge - kurze Lebensdauer
Elektronenübergaenge unter Spinumkehr sind verboten → angeregter Triplettzustand - lange Lebensdauer (Phosphorenz)
Elektronischer Übergang passiert sehr viel schneller als Kernschwindungsübergaenge → Molekül nimmt in S1 aehnlichen Schwingungszustand ein wie es in S0 hatte (Wellenfunktion).
Beim Franck-Condon-Prinzip geht es hauptsächlich darum, dass die Wellenfunktionen aus S0 und S1 überlappen müssen. Das heißt die Bewegung, die das Molekül in S0 gemacht hat, will es in S1 erst mal weitermachen. Man kann sich das vorstellen wie eine träge Feder, die schwingt und die Schwingung erst mal beibehält auch wenn sie in S1 übergeht. Nicht alle Schwingungszustände in S1 sind daher gleich gut für den Übergang und es wird der Schwingungszustand besetzt, der der ursprünglichen Bewegung am nächsten kommt.
Was passiert bei Emission, Schwingungsrelaxation, Rotverschiebung (Jablonski Diagramm)?
Schwingungsrelaxation: Übergang von höheren Schwingungsquantenzahlen zu Schwingungsquantenzahl v = 0 (z.B. von V3 zu V0 bei S1)
strahlungslos
keine Emission von Photonen
Waerme wird freigegeben, weil das Molekül sich bewegt (Energie wird in Form von Waerme übertragen)
Emission: Elektron faellt unter Emission eines Photons zurück in Grundzustand (Fluoreszenz, von angeregten Zustand zur Grundzustand)
Rotverschiebung: Wellenlaenge der absorbierten Strahlung ist meistenz kürzer (energiereicher) als die Wellenlaenge von Strahlung, die emittiert (energiearmer) wurde und der Grund dafür ist, dass durch Schwindungsrelaxation in S1 oder S0 Energie verloren wird.
Was sind die strahlungslose Vorgaenge bei Jablonski-Diagramm?
Schwingungsrelaxation (Intersystem Crossing): Übergang von höheren Schwingungsquantenzahlen zu v = 0, keine Emission von Photonen, Waerme wird abgegeben.
Innere Umwandlung (Internal Conversion IC): Oft überlappen die angeregte elektronische Zustaende und Grundzustand. Dabei findet ein strahlungsloser Übergang zw. verschiedenen elektronischen Zustaenden.
Jablonski-Diagramm mit jew. energetischen Übergaengen