Lehramt - Institut für Physikalische Chemie
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Praktikumsordnung ein Ersatzversuch absolviert werden. 13. Zu jedem Versuch muss ein Nachkolloquium absolviert werden. Termine sind mit den Assistenten rechtzeitig (am Besten am Versuchstag) abzusprechen. 14. Die Versuchsprotokolle sind dem zuständigen Assistenten mindestens 2 Tage vor dem Kolloquium abzugeben. 15. FürdievollständigeDurchführung eines Versuchs (Durchführung, Protokoll mitKorrekturen und Kolloquium) stehen maximal zwei Wochen zur Verfügung. Wird diese Frist nicht eingehalten, sind das Eingangskolloquium und der Versuch zu wiederholen oder ein Ersatzversuch durchzuführen. 16. Ein neuer Versuch kann nur ausgegeben werden, wenn höchstens zwei Versuche noch nicht abgeschlossen sind. Stuttgart, den 13.04.2012 gez. H. Dilger 6
7 1. Blitzlichtphotolyse Themen des Kolloquiums • Aufbau des Spektrometers • Jablonski-Termschema, Singulett- und Triplettzustände, Intersystem Crossing (ISC) • Spin-Bahn-Kopplung • Quantenmechanische Beschreibung des Termschemas, Termsymbolik • Relaxationsmechanismen • Lebensdauer angeregter Zustände • Einsteinsche Absorptions- und Emissionstheorie • Alkalispektren 1.1. Einleitung In diesem Versuch werden mittels eines intensiven Lichtblitzes Aromatische Verbindungen elektronisch angeregt und mittels eines Detektionsstrahls das zeitliche Verhalten des ersten Triplettzustands verfolgt. Zentrale Themen dieses Versuchs sind das Verständnis des Jablonski-Termschemas sowie der Ursachen von Fluoreszenz und Phosphoreszenz. 1.2. Theoretischer Teil 1.2.1. Übersicht über Anregungs- und Desaktivierungsprozesse Die Lichtabsorption bei organischen Molekülen beruht darauf, dass ein Elektron aus einem n- oder π-Orbital in ein antibindendes π*-Orbital überführt wird. Da σ → σ*-Übergänge selten vorkommen und deren Übergangswellenlängen unterhalb von 200 nm liegen (Bindungselektronen!), werden sie meistens nicht betrachtet. Abbildung 1.1 zeigt die möglichen Elektronenübergänge bzw. elektronischen Zustände von Formaldehyd. Wird bei jedem der zwei Übergänge der Spin mitberücksichtigt, so ergeben sich jeweils zwei Zustände mit gepaartem Spin S 1 , S 2 (Singulettzustände), sowie zwei Zustände mit ungepaartem Spin T 1 , T 2 (Triplettzustände). Die allgemeinen Verhältnisse lassen sich formalisiert mit Hilfe des Jablonski-Termschemas darstellen (Abbildung 1.2). Die meisten Strahlungs- und strahlungslosen Übergänge in kondensierten Phasen gehen bei Raumtemperatur von den entsprechenden Schwingungsgrundzuständen der einzelnen elektronischen Zustände aus, da eine thermische Besetzung höherer Schwingungsniveaus in der Regel
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1. Blitzlichtphotolyse<br />
Themen des Kolloquiums<br />
• Aufbau des Spektrometers<br />
• Jablonski-Termschema, Singulett- und Triplettzustände, Intersystem Crossing (ISC)<br />
• Spin-Bahn-Kopplung<br />
• Quantenmechanische Beschreibung des Termschemas, Termsymbolik<br />
• Relaxationsmechanismen<br />
• Lebensdauer angeregter Zustände<br />
• Einsteinsche Absorptions- und Emissionstheorie<br />
• Alkalispektren<br />
1.1. Einleitung<br />
In diesem Versuch werden mittels eines intensiven Lichtblitzes Aromatische Verbindungen<br />
elektronisch angeregt und mittels eines Detektionsstrahls das zeitliche Verhalten des ersten<br />
Triplettzustands verfolgt. Zentrale Themen dieses Versuchs sind das Verständnis des<br />
Jablonski-Termschemas sowie der Ursachen von Fluoreszenz und Phosphoreszenz.<br />
1.2. Theoretischer Teil<br />
1.2.1. Übersicht über Anregungs- und Desaktivierungsprozesse<br />
Die Lichtabsorption bei organischen Molekülen beruht darauf, dass ein Elektron aus einem n-<br />
oder π-Orbital in ein antibindendes π*-Orbital überführt wird. Da σ → σ*-Übergänge selten<br />
vorkommen und deren Übergangswellenlängen unterhalb von 200 nm liegen (Bindungselektronen!),<br />
werden sie meistens nicht betrachtet. Abbildung 1.1 zeigt die möglichen Elektronenübergänge<br />
bzw. elektronischen Zustände von Formaldehyd.<br />
Wird bei jedem der zwei Übergänge der Spin mitberücksichtigt, so ergeben sich jeweils zwei<br />
Zustände mit gepaartem Spin S 1 , S 2 (Singulettzustände), sowie zwei Zustände mit ungepaartem<br />
Spin T 1 , T 2 (Triplettzustände). Die allgemeinen Verhältnisse lassen sich formalisiert mit<br />
Hilfe des Jablonski-Termschemas darstellen (Abbildung 1.2).<br />
Die meisten Strahlungs- und strahlungslosen Übergänge in kondensierten Phasen gehen bei<br />
Raumtemperatur von den entsprechenden Schwingungsgrundzuständen der einzelnen elektronischen<br />
Zustände aus, da eine thermische Besetzung höherer Schwingungsniveaus in der Regel
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