Cuando un electrón de un átomo se vuelve de un estado excitado al estado fundamental, emite energía en forma de un fotón. ¿Cómo funciona el cambio en el nivel de energía comparar a la energía del fotón emitido?
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dsteinweg
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Cuando un electrón de un átomo se vuelve de un estado excitado al estado fundamental, emite energía en forma de un fotón.
Esa es una de varias vías para deexcitation. A menudo, la conversión interna, la radiationless deeexcitation sucede en su lugar.
¿Cómo funciona el cambio en el nivel de energía comparar a la energía del fotón emitido?
Depende de la geometría relajada del estado excitado, ya que en comparación con el estado del suelo.
Recuerde que la excitación ocurre en una escala del femtosegundo. Que es increíblemente rápido, la luz viaja a una distancia de tan sólo $\mathrm{0.3\,\mu m}$$\mathrm{1\,fs}$.
Ya que toma más tiempo que algunos femtosegundos para mover el mucho núcleos más pesados, la molécula en su estado electrónicamente excitado todavía tiene la geometría de la tierra del estado. Esto puede estar lejos de ser el más bajo nivel de vibración (el relajado geometría) del estado excitado.
Antes de la emisión de un fotón se produce, ectronically excitan las moléculas de relajarse y adoptar su nivel más bajo estado de vibración.
Esto significa que la energía del fotón emitido a menudo es (mucho) menor que la energía de excitación. Este efecto se conoce como Stokes shift.
npinti
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Quería añadir un par de figuras elaboradas en Klaus la respuesta. Un electrón "vive" en los niveles de energía cuantizados, pero el átomo vibra en cuantifica los niveles de energía, llamados estados de vibración. Hay muchos estados de vibración dentro de cada número cuántico $n$ (K shell, L shell, etc.). Estos pueden ser "crudamente" aproximar por el oscilador armónico, o más exactamente por Morse potenciales. Morse potenciales, están representados en las figuras como las líneas curvas, una para cada principal número cuántico (por ejemplo,$n=1$$n=2$). Las líneas horizontales dentro de los potenciales son los varios estados vibratorios. Tenga en cuenta que el primer estado vibracional no está en la parte inferior de la potencial; incluso a 0 K habrá al menos algunas vibraciones!
Figura 1. Morse potenciales para dos de los principales números cuánticos. Fuente: Atkins' "Química Física", 9ª ed, página 505.
La absorción de la radiación es representado por una flecha que va desde el estado vibracional más bajo en el nivel de electrónica del estado, un estado vibratorio en el siguiente estado electrónico. Las pequeñas flechas ilustran la "relajación vibracional", explicó Klaus. Este es un no-radiativa proceso. Cuando el electrón alcanza el nivel más bajo posible estado de vibración en $n=2$, luego de una transición electrónica se lleva a cabo. Tenga en cuenta que el electrón no necesariamente de excitar directamente hasta el más bajo nivel de vibración. Del mismo modo, tenga en cuenta que durante la absorción, el electrón no es sólo excitado para el estado vibracional más bajo de $n=2$, pero algunos estado vibratorio más elevado. Así tenemos por ejemplo la relajación vibracional en tanto $n=1$$n=2$. La energía que se pierde durante la relajación vibracional conduce a la emisión de fotones de menor energía que el fotón incidente. Pero, ¿por qué es el electrón excitado a un alto estado de vibración, y no sólo el menor posible?
La transición en la figura es un vibrónica de transición, lo que significa que tanto vibracional y un elegidoronic de transición se producen. También tenga en cuenta que los dos Morse potenciales en ambas figuras no están perfectamente alineados uno encima de otro; el superior se desplaza hacia la derecha. Ahora mira en la Figura 2. El color de las curvas son las distribuciones de probabilidad de dónde encontrar el electrón en cada estado de vibración. Ver cómo el número de nodos en cada estado de vibración aumentará en 1 para cada transición vibracional? La más probable de electrones en posición desplaza hacia los bordes para cada estado de vibración. En el punto de convergencia de la vibración de estado, el electrón vibra tanto que es expulsado de su estado y se convierte en libre.
De nuevo a por qué los electrones no simplemente saltar a la menor vibración estado en $n=2$. El de Franck-Condon principio de que los estados que lo más probable estado de vibración en $n=2$ para el electrón, es el único con el que el actual estado de vibración se superpone con el de la mayoría. Los dos de tierra estado de estados vibracionales no se superponen considerablemente, y así una transición será muy débil. Sin embargo, como está representado por la flecha azul en la Figura 2, una transición de la tierra estado de vibración en $n=1$ se superpone muy bien con el tercer vibracional ( $\nu ' = 2$ )$n=2$, por lo que esta transición va a ser muy fuerte. Encontrando a sí mismo $\nu ' = 2$, el electrón se relaja a $\nu ' = 0$, por lo que se somete de la excitación $n=1$ ($E_0$ en la figura). Esta vez la mejor superposición es también para el tercer estado de vibración. A continuación, el electrón se relaja un poco más. Tenga en cuenta que varios vibrónica se producen transiciones, pero algunos son mucho más probables que otros.
Figura 2. Densidades de probabilidad para cada estado de vibración. Fuente: De La Fuente
Es por eso que la longitud de onda emitida es mayor que la longitud de onda de excitación; es debido a la relajación vibracional que ocurren debido a la vibrónica de transición. El de Franck-Condon principio da una manera de predecir la transición vibracional basa en la vibración de función de onda se superpone en el inicial y el estado final.
deepakm
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Cuando un electrón de-excita de una mayor energía orbital de menor energía orbital se pierde energía mediante la emisión de un fotón. Puesto que la energía debe ser conservada, la energía de este fotón es igual a la cantidad de energía que el electrón ha perdido, o en otras palabras, la diferencia de energía de los dos orbitales involucrados. La frecuencia de los fotones puede ser calculada usando $E=hf$ donde $h$ es la constante de Planck y tiene un valor de $\mathrm{6.626\times10^{-34}~J~s}$.
