рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Механізм люмінесценції

Механізм люмінесценції - раздел Философия, Тема 1. Введення в фізико-хімічні методи аналізу Розглянемо Детальніше Механізм Збудження Молекулярної Люмінесценції Та Її Вид...

Розглянемо детальніше механізм збудження молекулярної люмінесценції та її видів.

Отриману енергію молекула може втрачати різними шляхами, серед яких може бути і випромінювання відповідно до схеми:

 

Молекула, поглинаючи квант світла, переходить із основного стану S0 у збуджений електронний стан, наприклад S1 (рис. 2).

 

Рис. 2. Схема енергетичних переходів молекули, яка ілюструє виникнення флуоресценції (а) і фосфоресценції (б) (схема Яблонського)

При кімнатній темпертурі молекула зазвичай знаходиться в основному коливальному стані. Переходячи у збуджений стан, молекула попадає на один з його коливальних рівнів.

Поглинання молекулою кванту енергії здійснюється за дуже короткий час (10-15 с), далі за ~ 10-12 с відбувається перехід електрона на нижній коливальний рівень збудженого стану (рис. 2, а, коротка хвиляста стрілка). Цей процес називається коливальною релаксацією. Повернення молекули з нижнього коливального стану S1 в незбуджений стан S0 може відбутися 3 шляхами:

1) втрата молекулою енергії у вигляді тепла в результаті зіткнень з іншими частинками, (процес внутрішньої конверсії, зображений на рис. 2, а, довга хвиляста стрілка); вказані процеси втрати енергії (внутрішня конверсія і коливальна релаксація)протікають дуже швидко (~ 10-12 с), через що флуоресценція з більш високих станів, ніж S1, зустрічається рідко.

2) повернення молекули на будь-який коливальний підрівень основного стану з випусканням енергії у вигляді кванта світла без зміни спіна електрона (флуоресценція).Для молекул більшості органічних сполук при кімнатній температурі це поглинання відповідає переходу з нижнього коливального рівня основного стану на один із коливальних рівнів першого або другого збудженого електронного стану тієї ж мультиплетності (S1, S2).

3) перехід молекули із збудженого стану S1 в метастабільний стан Т1, а далі в основний S або в результаті внутрішньої конверсії з виділенням теплоти (рис. 2, б, довга хвиляста стрілка), або з виділенням кванта світла (фосфоресценція).

Явище фосфоресценції можна пояснити, згадавши про синглетний і триплетний стан молекул (мультиплетність – число, яке характеризує спіновий стан багатоелектронної системи). Відомо, що основний стан молекули – синглетний, в якому всі спіни електронів спарені (S0). Найстійкішим станом більшості молекул є синглетний, тобто стан з сумарним спіном, рівним 0. В синглетному стані електрони, які займають одну і ту ж молекулярну орбіталь, антипаралельні:↑↓. Електронні переходи без зміни спіна називаються синглет-синглетними, наприклад, S0 → S1, S0 → S2, S1 → S0. Із них перші два переходи відбуваються при поглинанні світла, останній – при флуоресценції. Триплетний рівень молекули (Т) характеризується двома неспареними електронами, тому він має меншу енергію порівняно з відповідним синглетним. В триплетному стані (Т1, Т2 і ін.) спіни збудженого електрона і того, що залишився в основному стані, паралельні: ↑↑. Сумарний спін дорівнює 1.

Поки молекула знаходиться у збудженому стані, у одного з електронів може змінитися спін, і молекула перейде в більш низький за енергією триплетний стан за допомогою інтеркомбінаційної конверсії. Завдяки процесам внутрішньої конверсії і коливальної релаксації молекула далі досягає нижнього коливального рівня першого збудженого триплетного стану (Т1). Звідси молекула може повернутися в основний стан S0 через випускання фотона. Це випускання і називають фосфоресценцією.

Переходи між синглетним і триплетним станами, наприклад, S1→ Т1 (рис. 2, б) в принципі заборонені (за правилами відбору, згідно яких заборонені переходи із зміною спіна електрона). Час життя електрона в збудженому синглетному стані складає10-8-10-5 с, а в триплетному – не менше 10-4 с. Таким чином, імовірність переходу між двома синглетними станами набагато вища, ніж між синглетним і триплетним. Прямий перехід з основного стану S0 в триплетний в результаті поглинання фотона (тривалість цього процесу порядку10-15 с) практично неможливий. Молекула може опинитися в триплетному стані тільки в результаті переходів електронів із збуджних синглетних станів.

Але такі переходи, які називаються, ще раз, інтеркомбінаційною конверсією, можуть здійснюватися в деяких умовах, наприклад, у присутності важких атомів (наприклад, галогенів). Час життя триплетного стану досить великий (10-3 – 10-2 с).

Молекули в триплетному стані легко втрачають свою енергію у процесах без випромінювання – дезактивуються з виділенням тепла. Дезактивація може відбутися при взаємодії молекули в триплетному стані з молекулами, які мають неспарені електрони (наприклад, з молекулами Оксигену), а також при зіткненнях з іншими частинками. Тому флуоресценція спостерігається набагато частіше за фосфоресценцію, особливо у рідких розчинах, де фосфоресценція зазвичай не спостерігається.

Фосфоресценція – процес триваліший, ніж флуоресценція. Тривалість процесу фосфоресценції становить від 10-3 до 10 с. Особливо тривалий світіння спостерігається в разі біолюмінесценції. Для того, щоб виміряти фосфоресценцію, зразки заморожують, охолоджуючи їх до температури рідкого азоту (-196ºС), при цьому процес зіткнення зводяться до мінімуму. Інтенсивна фосфоренсценція спостерігається у органічних сполук в у скловидному стані, коли мінімальна дифузія. Тверді зразки, наприклад, неорганічні мінерали, також демонструють тривалу фосфоресценцію.

 

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Тема 1. Введення в фізико-хімічні методи аналізу

ТЕМА РЕФРАКТОМЕТРИЧНИЙ МЕТОД АНАЛІЗУ... Метод що рунтується на вимірюванні показника заломлення називається рефрактометричним...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Механізм люмінесценції

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Тема 1. Введення в фізико-хімічні методи аналізу.
  Що являє собою дисциплінааналітична хімія?В 1992 році Федерація європейських хімічних товариств оголосила конкурс на краще визначення аналітичної хімії. Було вибран

Характеристика і діапазони електромагнітного випромінювання
Спектроскопічнимиметодами аналізу називаються методи, засновані на взаємодії речовини (в даному випадку – аналізованого зразка) з електромагнітним випромінюванням.

Суть рефрактометричних методів аналізу.
Заломленням або рефракцією (від лат. Refractus - заломлений), називають зміну напрямку прямолінійного поширення світла при переході з одного середовища в інше. Заломлення, так само

Показник заломлення.
Відхилення світлового променя від початкового напрямку при переході його з одного середовища в іншу тим більше, чим більша різниця в швидкостях поширення світла в двох даних середовищах. Відомо, що

Граничний кут заломлення
Якщо світловий промінь падає не перпендикулярно на межу поділу двох прозорих середовищ, швидкість поширення світла в яких різна, відбувається зміна напрямку його поширення – заломлення або рефракці

Граничний кут повного внутрішнього відбивання.
При переході світла з більш оптично густого середовища в менш оптично густе кут заломлення буде більшим, ніж кут падіння – i˂ r (рис. 3, пр. 1 і 1 `). При деякому значенні кута падіння іг

Дисперсія речовини і молекулярна рефракція.
Важливою характеристикою оптичних властивостей речовини є дисперсія – залежність швидкості поширення хвиль світла від їх довжини. Звідси випливає ще одне визначення цього поняття: дисперсія

Молекулярна рефракція.
На заряджені частинки, які здійснюють вимушені коливання в результаті впливу світлової хвилі, впливають сусідні заряджені частинки – електрони і ядра інших атомів і молекул. Чим більше цих частинок

Аналіз двокомпонентних систем.
Залежність показника заломлення гомогенної двокомпонентної системи від її складу встановлюється експериментально, шляхом визначення показника заломлення для ряду стандартних систем, вміст компонент

Аналіз трикомпонентних систем.
Залежність між величиною показника заломлення та складом використовується і при аналізі трикомпонентних систем, однак тут ця залежність має більш складний характер. У цьому випадки завжди є ряд сум

Загальна характеристика абсорбційних оптичних методів
Для хімічного аналізу використовуються закономірності як випромінювання електромагнітних хвиль об'єктом аналізу, так і взаємодії випромінювання від стороннього джерела з матеріалом об'єкту аналізу.

Повна енергiя молекули як сума трьох складових.
Енергія молекул складається з: 1. Енергій оптичних (валентних) електронів, які можуть знаходитися або на нижчих (незбуджених) енергетичних рівнях, або на одному із збуджених рівнів:

Особливостi молекулярних спектрiв в УФ i видимій областях спектру.
    Чисто обертальні переходи можу

Види спектрів
В аналітиці використовують спектри випромінювання і поглинання.Спектри бувають суцільні (безперервні), смугасті та лінійчасті. Суцільний спектр випромінювання складається з сукупно

Прилади абсорбційної спектроскопії
Кожний абсорбційний спектральний прилад містить наступні необхідні частини: джерело випромінювання, оптичні засоби, приймач потоку випромі­нювання (детектор):

Кількісний фотоколориметричний аналіз. Фотометричні реакції
Кількісний аналіз з використанням молекулярних спектрів поглинання – найпоширеніший у практиці аналітичної хімії. Метод має порівняно високу чутливість – нижня межа визначення може досягати значень

Вибір оптимальних умов утворення забарвлених сполук
При проведенні фотометричної реакції визначуваний компонент переводять у сполуку, яка володіє значним поглинанням. Найчастішевизначувану речовину зв’язують у комплексну сполуку з р

Умови фотометрування.
Отриману в оптимальних умовах форму елемента фотометрують, тобто вимірюють оптичну густину розчину А. Розробка фотоколориметричної методики включає наступні етапи: 1. Вибір довжини хвилі с

Переваги та недоліки фотометричних методів
  Сьогодні для більшості хімічних речовин відомі зручні й чутливі методи фото­метричного визначення. Зумовлено це тим, що є дуже багато реаген­тів, які утворюють з аналізованими речов

Суть методу.
Здатність атомів і молекул поглинати енергію, що надходить до них ззовні, викликає їх перехід у новий енергетичний стан, який називається збудженим, і в якому перебувають дуже обмежений час (~10

Характеристики люмінесценції
  Найважливішими характеристиками фотолюмінесценції молекул речовин є їх спектри поглинання, збудження і люмінесценції. Спектри поглинання молекул зумовлені

Закон Стокса–Ломмеля.
За відомим правилом Д. Стокса, встановленим ще в 19 ст., тобто до квантової теорії, на основі простих спостережень, енергія кванта люмінесценції завжди менша за енергію кванта збудження hν

Правило дзеркальної симетрії Льовшина.
За цим правилом нормовані (зведені до одного максимуму і подані у функції частот) спектри поглинання і люмінесценції дзеркально симетричні щодо прямої, проведеної через точку перетину спектрів перп

Закон Вавілова С.І.
Залежність між енергетичним виходом і довжиною хвилі збуджуючого потоку відома як закон Вавілова С.І., згідно з яким Веспочатку зростає прямопропорційно до довжини хвилі збудження λ

Гасіння люмінесценції.
  Проблема, з якою часто зустрічаються при використанні люмінесценції в кількісному аналізі полягає в її гасіннібагатьма речовинами. Гасіння може бути зумовлене самою

Якісний і кількісний люмінесцентний аналіз
Висока чутливість люмінесцентного методу дає змогу використовувати люмінесцентні реакції для виявлення речовин у різних об’єктах, причому використовують реакції різних типів. Для якісного аналізу і

Обладнання для проведення люмінесцентного аналізу.
  Для вимірювання флуоресценції використовують флуорометри і спектрофлуориметри, для вимірювання фосфоресценції – фосфориметри. Розглянемо їхні основ

Суть і особливості хроматографічних методів аналізу
Одне з важливих завдань сучасної аналітичної хімії – надійний і точний аналіз органічних та неорганічних речовин, часто близьких за будовою та властивостями. Хроматографія

Класифікація хроматографічних методів аналізу
Існує багато варіантів здійснення хроматографічного аналізу. В основу класифікацій хроматографічних методів покладені принципи, що враховують наступні різні особливості процесу розділення:

Практичне використання найпоширеніших хроматографічних методів (на самостійне опрацювання).
Хроматографічні методи на сучасному етапі використовуються спеціалістами в різноманітних сферах науки та промисловості, зокрема, в таких як медицина, біологія, фізика, геологія, біотехнологія, хімі

Хроматограма та її характеристики
  У сучасній хроматографії хроматограма – це графік залежності величини аналітичного сигналу (чи концентрації речовини/речовин) від об'єму рухомої фази або часу проведення аналізу. Хр

Пояснення причин розмивання хроматографічних піків.
Метою хроматографічного процесу є розділення суміші речовин. Єдиної стрункої теорії, яка кількісно описує весь процес хроматографічного розділення, до теперішнього часу немає. Встановлення т

Селективність колонки
  Для успішного якісного і кількісного хроматографічного аналізу потрібне таке розділення, яке б дозволило з необхідною точністю вимірювати якісні і кількісні параметри хроматографічн

Вибір температури
На селективність α дуже сильно впливає температура, а на ефективність n – впливає швидкість потоку газу-носія. Зі збільшенням температури знижується α, але при цьому підвищується ефективн

Вплив швидкості потоку і тиску газу-носія на ефективність розділення.
З раніше виведених залежностей (ван Деємтер запропонував рівняння, яке пов'язує BETT (H) з лінійною швидкістю (U) потоку рухомої фази:

Загальні відомості. Іонний обмін як принцип розділення.
Переважна більшість неорганічних і значна частина органічних сполук у водних розчинах дисоціює з утворенням простих гідратованих катіонів, простих і складних аніонів та комплексних іонів. Для їх ро

Основні властивості іонітів
До основних властивостей іонітів, що визначають їх якість як сорбентів, належать ємність, кислотно-основні властивості, селективність, набухання, хімічна стійкість, механічна міцність. Най

Застосування іонообмінної хроматографії
Іонообмінно-хроматографічний метод використовують для вирішення різноманітних аналітичних завдань – розділення та кількісного визначення неорганічних і органічних компонентів, отримання аналітичних

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги