В теоретической химии молекулярные электронные переходы происходят, когда электроны в молекуле переходят с одного энергетического уровня на более высокий энергетический уровень. Изменение энергии, связанное с этим переходом, дает информацию о структуре молекулы и определяет многие ее свойства, например цвет . Связь между энергией, участвующей в электронном переходе, и частотой излучения определяется соотношением Планка .
Электронные переходы в органических соединениях и некоторых других соединениях можно определить с помощью ультрафиолето-видимой спектроскопии при условии, что для соединения существуют переходы в ультрафиолетовой (УФ) или видимой области электромагнитного спектра . [1] [2] Электроны, занимающие HOMO (самую высокую занятую молекулярную орбиталь) сигма-связи (σ), могут возбуждаться до LUMO (самой низкой незанятой молекулярной орбитали) этой связи. Этот процесс обозначается как переход σ → σ* . Аналогично, продвижение электрона с пи-связывающей орбитали (π) на разрыхляющую пи-орбиталь (π*) обозначается как переход π → π* . Ауксохромы со свободными электронными парами (обозначенными буквой «n») имеют свои собственные переходы, как и переходы ароматических пи-связей. Участки молекул, которые могут подвергаться таким обнаруживаемым электронным переходам, можно назвать хромофорами , поскольку такие переходы поглощают электромагнитное излучение (свет), которое гипотетически может восприниматься как цвет где-то в электромагнитном спектре. Существуют следующие молекулярные электронные переходы:
Помимо этих назначений, с электронными переходами связаны еще и так называемые полосы. Выделены следующие полосы (А. Буравой в 1930 г.): [3]
Например, в спектре поглощения этана наблюдается переход σ → σ* при 135 нм, а в спектре поглощения воды — переход n → σ* при 167 нм с коэффициентом экстинкции 7000. Бензол имеет три ароматических перехода π → π* ; две E-полосы при 180 и 200 нм и одна B-полоса при 255 нм с коэффициентами экстинкции соответственно 60 000, 8 000 и 215. Эти полосы поглощения не являются узкими полосами, а обычно широки, поскольку электронные переходы накладываются на другие энергетические состояния молекулы .
Электронные переходы молекул в растворе могут сильно зависеть от типа растворителя с дополнительными батохромными сдвигами или гипсохромными сдвигами .
Спектральные линии связаны с атомными электронными переходами, а многоатомные газы имеют собственную систему полос поглощения . [4]