Молекулярный электронный переход

Возбуждение электронов в молекуле на более высокий энергетический уровень

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 .

Органические молекулы и другие молекулы

Электронные переходы в органических соединениях и некоторых других соединениях можно определить методом 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 на LUMO (самую низкую незанятую молекулярную орбиталь) 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:

${\displaystyle {\begin{array}{rcl}\sigma &\rightarrow &\sigma ^{*}\\\pi &\rightarrow &\pi ^{*}\\\mathrm {n} &\rightarrow &\sigma ^{*}\\\mathrm {n} &\rightarrow &\pi ^{*}\\{\text{aromatic }}\pi &\rightarrow &{\text{aromatic }}\pi ^{*}\end{array}}}$

Помимо этих назначений, с электронными переходами связаны еще и так называемые полосы. Выделены следующие полосы (А. Буравой в 1930 г.): ^[3]

• R-диапазон (от немецкого radikalartig  « радикальный »);
• K-диапазон (от немецкого konjugiert  « сопряженный »);
• B-диапазон (от бензойной кислоты );
• E-диапазон (от этилена ).

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 .

Сдвиг растворителя

Электронные переходы молекул в растворе могут сильно зависеть от типа растворителя с дополнительными батохромными сдвигами или гипсохромными сдвигами .

Линейчатые спектры

Спектральные линии связаны с атомными электронными переходами, а многоатомные газы имеют собственную систему полос поглощения . ^[4]

Смотрите также

• Атомный электронный переход
• Резонансная рамановская спектроскопия

Рекомендации

1. Моррилл, Теренс С.; Сильверстайн, Роберт М.; Басслер, Г. Клейтон (1981). Спектрометрическая идентификация органических соединений . Нью-Йорк: Уайли. ISBN 0-471-02990-4.
2. Крауч, Стэнли; Скуг, Дуглас А. (2007). Принципы инструментального анализа . Австралия: Томсон Брукс/Коул. стр. 335–398. ISBN 978-0-495-01201-6.
3. Буравой, А. (1930). «Licht-Absorbion und Konstitution, I. Mitteil.: Homöopolareorganische Verbindungen». Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (серии A и B) . 63 (11): 3155–3172. дои : 10.1002/cber.19300631130.
4. Герцберг, Герхард (1950). Молекулярные спектры и молекулярная структура. Принстон, Нью-Джерси: Ван Ностранд. ISBN 0-89464-270-7.