Transcript Electronic Transition (การเปลีย่ นแปลงสถานะของอิเล็กตรอน) Allowed Transition Forbidden Transition - Spin - Forbidden Transition - Symmetry - Forbidden Transition Spin-Forbidden Transition Selection Rules: “การเกิด transition จะต้ องไม่ มี การเปลีย่ นแปลงค่

Electronic Transition
(การเปลีย่ นแปลงสถานะของอิเล็กตรอน)
Allowed Transition
Forbidden Transition
- Spin - Forbidden Transition
- Symmetry - Forbidden Transition
Spin-Forbidden Transition
Selection Rules:
“การเกิด transition จะต้ องไม่ มี
การเปลีย่ นแปลงค่ า Spin multiplicity ”
ตัวเลขที่บอกจานวนของวิธีต่าง ๆ ที่จะทาให้ เกิด
unpaired spin โดยคานวณจากค่ า 2S+1
เมื่อ S คือ ผลรวมของสปิ นของอิเล็กตรอน
ตารางที่ 2.1แสดง spin multiplicity ของอะตอมหรือโมเลกุล
electron spin Multiplicity
multiplicity
spin (s) (2S+1)
จ านวน
unpaired
electron
0 ญฏ
( )
0
1 (ญ หรืฏ )อ
2ญญ
(
ฏฏ
1
2
หรื
)
อ1
3ญญญ
( หรื อ ฏฏฏ
)
3
2
1
2
3
4
singlet
doublet
triplet
quartet
การเปลีย่ นแปลงสปิ นของอิเล็กตรอน
1. Singlet-Singlet Transition
- อิเล็กตรอนเปลีย่ นแปลงระดับพลังงาน
แต่ ไม่ เปลีย่ นสปิ น
- fully spin allowed transition
+hn
ground state
electron
jump
excited state
Spin paired
Spin paired
“SINGLET”
“SINGLET”
Spin allowed Absorption
electron
-hn jump
excited state
ground state
Spin paired
Spin paired
“SINGLET”
“SINGLET”
Spin allowed Fluorescence
2. Triplet - Triplet Transition
-อิเล็กตรอนเปลีย่ นแปลงระดับพลังงาน
แต่ ไม่ เปลีย่ นสปิ น
- fully spin allowed transition
“แต่ โอกาสเกิดการเปลีย่ นแปลงแบบนีม้ ีน้อยมาก”
เพราะโมเลกุลทีส่ ภาวะพืน้ ส่ วนใหญ่ จะอยู่ที่ S0
ไม่ ใช่ T0
- ต้ องใช้ วธิ ี
“Flash Photolysis”
คือ ให้ แสงทีม่ คี วามเข้ มสู ง ๆในระยะเวลาสั้ น ๆ
กระตุ้นให้ โมเลกุล ส่ วนใหญ่
อยู่ที่ Triplet state เสี ยก่อน
+hn
electron
jump
“Flash
“Flash
“FlashPhotolysis”
Photolysis”
Photolysis”
ground state
excited state
Spin parallel
Spin parallel
“TRIPLET”
“TRIPLET”
Spin allowed Absorption
3. Singlet - Triplet Transition
-อิเล็กตรอนเปลีย่ นแปลงระดับพลังงาน
และมีการเปลีย่ นสปิ น
- strongly forbidden transition
electron
+hn jump
+ spin trip
ground state
excited state
Spin paired
Spin parallel
“SINGLET”
“TRIPLET”
Spin forbidden Absorption
electron
-hn jump
excited state
ground state
Spin Parallel
Spin paired
“TRIPLET”
“SINGLET”
Spin allowed Phosphorescence
electron
-hn jump
“ทาไม การ
excited state
Spin Parallel
“TRIPLET”
transition
แบบนี
้
ground state
จึงเกิดSpin
ขึน้ ได้paired
?”
“SINGLET”
Spin allowed Phosphorescence
electron
-hn jump
excited state
ground state
Spin Parallel
Spin paired
“TRIPLET”
“SINGLET”
Spin allowed Phosphorescence
“ทาไม การ
transition แบบนี้
จึงเกิดขึน้ ได้ ?”
อิเล็กตรอนมีประจุ มีการหมุนรอบ
ตัวเอง (spinning)
เกิด “โมเมนตัมเชิงมุม”
(angular momentum)
และเกิดคุณสมบัติทางแม่ เหล็ก
คือ magnetic moment
สปิ นของอิเล็กตรอน
spin : + 1
2
spin : 0
spin : - 1
2
การเกิด Singlet-Triplet transition
มีการเปลีย่ นทิศทางของ
สนามแม่ เหล็กของอิเล็กตรอน
เปลีย่ นค่ า spin
ระหว่ าง
spin :+ 1
2
spin : - 1
2
spin :+ 1
2
spin : - 1
2
อิเล็กตรอน ไม่ ได้ จัดสปิ น
เป็ น + 21 หรือ - 12
อย่ างสมบูรณ์ แบบ
ขณะทีอ่ เิ ล็กตรอนหมุนรอบตัวเอง
และหมุนรอบนิวเคลียส จะมีค่า
total angular momentum คงที่
spin angular
momentum
orbital angular
momentum
แต่ ละเทอมมีการ
เปลีย่ นแปลงตลอดเวลา
+1
2
+1
2
-1
2
-1
2
“Actual Singlet” ในสภาวะ singlet (S)ก็อาจมี
สภาวะ triplet แอบแฝงอยู่ S = S + t
+1
2
+1
2
-1
2
-1
2
“Actual Triplet” ในสภาวะ Triplet (T)ก็อาจมี
สภาวะ singlet แอบแฝงอยู่ T = T + s
Pure triplet
Actual
Triplet
=
T
Pure singlet
+
s
State
hn
hn
hn
(allowed)
(allowed)
Actual
Singlet
State
=
t
+
S
Symmetry-Forbidden Transition
ดูจากค่ าความเข้ มข้ นของการเปลีย่ นแปลงระดับพลังงาน
(dipole moment transition: mij)
mij = 0
ไม่ มีการเปลีย่ นแปลงระดับพลังงาน
(total forbidden)
mij = (Yi m Yj) dt
Yi และ Yj
คือ wave function ที่ระดับพลังงานต่า (i)
และทีร่ ะดับพลังงานสู ง (j)
m คือ ค่ า dipole moment
dt คือ ค่ า volume element (dt = dx dy dz)
การเปลีย่ นแปลงระดับพลังงาน
E2
สภาวะเร้ า
(excited state)
DE
=
hn
=
E
E
2
1
พลังงาน
E1
สภาวะพืน้
(ground state)
ระดับพลังงานของสารอะตอมเดี่ยว
พลังงาน
5s
4s
4d
4p
3d
3p
3s
2p
DE2
2s
DE1
1s
DE3
Harmonic Oscillator
“ตัวกวัดแกว่ งฮาร์ โมนิคอย่ างง่ าย“
wave number
(cm-1)
พลังงานศักย์
v5
v4
v3 Vibrational Transition
v2}
v1
v0
v0 ฎ v1,
req
ระยะทางระหว่ างอะตอม
v1 ฎ v2,
v2 ฎ v3,