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Blitzlichtphotolyse Abb. 1.1.: Elektronenübergänge und elektronische Zustände von Formaldehyd erst bei sehr hohen Temperaturen vorliegt. 1.2.2. Allgemeines zur Blitzlichtphotolyse Kurzlebige Zwischenprodukte photochemischer Reaktionen (Transienten) können mit Hilfe der stationären Absorptions- und Emissions-Spektroskopie nicht zeitaufgelöst registriert werden. Die Intensität des Photolyselichtes ist zu klein, um eine Konzentration der Transienten oberhalb der Nachweisgrenze der spektroskopischen Messmethode aufrecht zu erhalten. Zur Erfassung von Transienten müssen folgende Voraussetzungen erfüllt sein: • Die Konzentration des photochemisch erzeugten Transienten muss größer als die Nachweisgrenze der Messmethode sein. • Dasschwache SignaldesTransienten kannnicht nebendemintensive Streuanteil desAnregungslichtes nachgewiesen werden, d.h. die Dauer des Lichtimpulses hoher Intensität muss wesentlich kleiner sein, als die Lebensdauer des Transienten. Als Impulsquellen dienen Gasentladungsröhren (Blitzlampen), Laser und beschleunigte Elektronen (Pulsradiolyse). Blitzlampen werden durch die Entladung eines Hochspannungskondensators gezündet. Die Blitzdauer steigt mit der Ladespannung. Bei einer Ladespannung von ca. 10 kV und elektrischen Entladungsenergien von 100−1000 Ws werden Blitzdauern von ca. 10 −5 s erreicht. Der Strahlungswirkungsgrad beträgt ca. 10−15%, so dass bei einer Entladungsenergie von 50 Ws ca. 10 18 Quanten/Puls erzeugt werden. Dies reicht aus, um eine relativ große Konzentration angeregter Farbstoffmoleküle zu erzeugen. Der Nachweis erfolgt hier über Absorptionsmessungen. 1.2.3. Theorie der Desaktivierungsprozesse DieAusbeuteanMolekülenimTriplettzustandwirddurchdierelativenGeschwindigkeiten der drei Prozesse bestimmt, die den S 1 -Zustand entvölkern: Fluoreszenz (F), Internal Conversion (IC) und Intersystem Crossing (ISC). Für Anthracen und Coronen sind die Quantenausbeuten für innere Umkehr (=IC), Fluores- 8
Blitzlichtphotolyse Abb. 1.2.: Jablonski-Diagramm: Elektronenzustände und Desaktivierungsprozesse eines organischenMoleküls, →Strahlungsprozesse, strahlungslose Prozesse; DieZahlenangabengebendieGeschwindigkeitskonstanten dereinzelnen Prozesse an. Lichtabsorption (A): Übergang Grundzustand → angeregter Zustand Fluoreszenz (F): Lichtemission bei der Desaktivierung S 1 → S 0 Phosphoreszenz (P): Lichtemission bei der Desaktivierung T 1 → S 0 Schwingungsrelaxation(SR): Strahlungslose Desaktivierung von Kernschwingungsniveaus bis zum thermischen Gleichgewicht Internal Conversion (IC): Strahlungslose Übergänge zwischen verschiedenen angeregten Elektronenzuständen gleicher Spinmultiplizität Intersystem Crossing (ISC): StrahlungsloseÜbergängezwischenangeregtenZuständenunterschiedlicher Spinmultiplizität. 9
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