Pobierz prezentację
Pobieranie prezentacji. Proszę czekać
1
Instytut Chemii Organicznej PAN
Chemia koloru cz.2 Absorpcja światła Daniel T. Gryko Instytut Chemii Organicznej PAN
2
Plan wykładu Absorpcja światła Widma absorpcyjne Chromofory
3
Absorpcja światła Częstość: 4 - 7.5 x 1014 Hz
Długość fali: nm Energia: eV
4
Absorpcja swiatła Wzrok człowieka reaguje na fale elektromagnetyczne w zakresie 380nm-760nm.
5
Kolory Zakres nm Absorbuje światło Barwa związku 400-435 Fioletowe
Żółto-zielony █ Niebieskie Żółty █ Niebiesko-zielone Pomarańczowy █ Zielono-niebieskie Czerwony █ Zielone Purpurowy █ Żółto-zielone Fioletowy █ Żółte Niebieski █ Pomarańczowe Niebiesko-zielony █ Czerwone Zielono-niebieski █
6
Kolory Synteza subtraktywna - zjawisko mieszania barw poprzez odejmowanie promieniowań widzialnych różnych długości (najczęściej poprzez pochłanianie niektórych długości fal przez powierzchnię, od której odbija się światło białe). Synteza addytywna - zjawisko mieszania barw poprzez sumowanie wiązek światła widzialnego różnych długości.
7
Kolor, częstość, energia...
8
Diagram Jabłońskiego Diagram Jabłońskiego jest schematem stanów kwantowych Jego nazwa pochodzi od nazwiska profesora Uniwersytetu im. Mikołaja Kopernika w Toruniu - Aleksandra Jabłońskiego, który opracował i w 1933 roku opublikował w czasopiśmie Nature pierwotną wersję diagramu.
9
Diagram Jabłońskiego Konwersja węwnetrzna Relaksacja oscylacyjna Relaksacja oscylacyjna Jeżeli cząsteczce znajdującej się w elektronowym stanie podstawowym dostarczymy odpowiednią energię to cząsteczka ta ulegnie wzbudzeniu do wyższego stanu elektronowego opisanego inną krzywą energii potencjalnej.
10
Stany singletowe i trypletowe
Reguła Hunda Stan trypletowy ma niższą energię niż stan singletowy o tej samej konfiguracji.
11
Diagram Jabłońskiego Konwersja węwnetrzna Relaksacja oscylacyjna Relaksacja oscylacyjna Jeżeli cząsteczce znajdującej się w elektronowym stanie podstawowym dostarczymy odpowiednią energię to cząsteczka ta ulegnie wzbudzeniu do wyższego stanu elektronowego opisanego inną krzywą energii potencjalnej.
12
Reguły wyboru Przejścia zabronione ze względu na spin
Przejścia w których zmienia się spin są „zabronione”: Singlet – singlet i tryplet tryplet są dozwolone Singlet – tryplet i tryplet-singlet są „zabronione” Fosforescencja i konwersja wewnętrzna ze stanu T1 do stanu S0 są procesami wzbronionymi i to jest powodem stosunkowo długiego czasu życia najniższych wzbudzonych stanów trypletowych. Na skutek sprzężenia spinu z orbitalnym momentem pędu niedozwolone przy braku tego sprzężenia przejście S-T staje się dozwolone. Przejścia zabronione ze względu na symetrię
13
Dlaczego szerokie? Wąskie sygnały odpowiadające przejściom? Nie!
Molekuła w każdej chwili jest nie tylko w danym stanie elektronowym ale też w danym stanie oscylacyjnym i rotacyjnym.
14
Dlaczego szerokie?
15
Szerokość pasm Czas przejścia pomiędzy stanami elektronowymi to ok.1 femtosekunda (10-15 s) Czas życia w stanie wzbudzonym zależy od tego jak cząsteczka pozbywa się energii Ze względu na regułę nieoznaczoności, czym szybciej zmienia się energia tym mniej dokładnie możemy ją określić, dlatego stany wzbudzone o długim czasie życia odpowiadają za wąskie pasma absorpcyjne a stany wzbudzone o krótkim czasie życia odpowiadają za szerokie pasma
16
Poziomy energetyczne i przejścia elektronowe
Stan podstawowy Poziomy energetyczne orbitali molekularnych w formaldehydzie. Energia przejść elektronowych układa się zazwyczaj w następującym szeregu: n -> p* < p -> p* < n -> s* < s -> p* < s -> s*
17
Reguła Francka-Condona
Jądra są znacznie cięższe od elektronów a zatem przejścia elektronowe zachodzą znacznie szybciej (10 –15 s) niż jądra są w stanie na nie zareagować (10 –12 s) . O obserwowanej intensywności pasma decyduje iloczyn momentu przejścia czysto elektronowego i całki nakrywania się oscylacyjnych funkcji falowych elektronowego stanu podstawowego i wzbudzonego.
18
Reguła Francka-Condona
19
Efekty Hiperchromowy Hipochromowy Batochromowy Hipsochromowy Energia
20
Prawo Lamberta-Beera log (I0/I) = εcl
Absorbancja promieniowania monochromatycznego przechodzącego przez homogeniczny ośrodek jednorodny jest proporcjonalna do drogi optycznej l i stężenia c substancji. log (I0/I) = εcl I0 - natężenie promieniowania padającego I - natężenia promieniowania przepuszczonego ε - molowy współczynnik absorpcji
21
Równania, równania... Intensywność światła wchodzącego Współczynnik
absorpcji Napierian Intensywność światła wychodzącego
22
Molecular absorption cross-section
Przekrój czynny na absorpcję Charakteryzuje część cząsteczki, która absorbuje fotony Molecular absorption cross-section Liczba cząsteczek zawarta w jednostce objętości na drodze światła Siła oscylatora n – współczynnik refrakcji n→π* f = 10-3 ε ~ 500 π →π* f = dużo wyższa jeżeli f ~ 1 to ε ~ 105
23
Moment przejścia Moment przejścia (M) (Transition (dipol) moment)
Charakteryzuje przejście pomiędzy stanem podstawowym a stanem wzbudzonym i jest dipolem przejściowym wynikającym z przemieszczenia się ładunków w czasie przejścia elektronowego. Dla związków aromatycznych najczęściej w płaszczyźnie pierścienia. Moment przejścia zależy od nakładania się orbitali m i n i opisuje prawdopodobieństwo przejścia elektronowego pomiędzy tymi orbitalami.
24
Moment przejścia
25
Chromofory Chromofor NO, NO2, CO
Dowolny element struktury, którego obecność powoduje wystąpienie pasma absorpcyjnego w zakresie UV-VIS. NO, NO2, CO
26
Chromofory Etylen – 180 nm/15000 π →π* Acetylen – 180 nm/6000
27
Absorpcja a struktura Orbitale σ i π nie nakładają się.
System π-elektronowy może być rozważany jako niezależny. Czym większa dlugość systemu sprzężonych wiązań podwójnych (liniowych lub aromatycznych) tym niższa energia przejścia π →π*.
28
Molowy współczynnik absoprcji niektórych zwiazków aromatycznych
29
Wpływ podstawników Auksochrom
Grupa mająca niewiążace pary elektronowe, które sprzężone są z układem wiązań π. NH2 lub OH związane z pierścieniem aromatycznym Przesunięcie batochromowe
30
Chromofory typu ‘push-pull’
λmax = 366 nm λmax = 525 nm λmax = 423 nm λmax = 460 nm λmax = 461 nm λmax = 400 nm
Podobne prezentacje
© 2024 SlidePlayer.pl Inc.
All rights reserved.