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Jablonski-Termschema

Jablonski-Termschema: Einführung

Der Energieinhalt eines Moleküls ist einerseits durch seine Bewegung im Raum (Translationsenergie), andererseits durch Drehbewegungen (Rotationsenergie), Schwingungen der Atome relativ zueinander (Schwingungsenergie) und die Elektronendichteverteilung (Elektronenenergie) gegeben.

Die Energiezustände eines Moleküls werden gemeinsam in ein sogenanntes Jablonski-Termschema eingetragen. Dabei werden Elektronen-, Schwingungs- und Rotationszustände berücksichtigt. Zwischen diesen Zuständen können verschiedene Arten von Übergängen (sogenannte photophysikalische Prozesse) stattfinden, die zum Teil miteinander konkurrieren.

Sowohl die Lage der einzelnen Energiezustände als auch die Übergänge zwischen diesen hängen stark vom jeweiligen Molekül ab und sind für seine spektroskopischen Eigenschaften verantwortlich (Spektrum).

Das Jablonski-Termschema bildet somit die Grundlage für ein Verständnis des speziellen Verhaltens eines Moleküls.

Jablonski-Termschema
  • Es sind sowohl Grundzustände als auch angeregte Zustände eingezeichnet (Elektronen- und Schwingungsniveaus).
  • Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die Rotationsniveaus in diesem Diagramm nicht mehr eingetragen, da die Abstände zwischen Rotationsniveaus (J = 0, 1, 2, . . .) noch wesentlich geringer sind. Es gilt die Faustregel, dass die Energieabstände zwischen Elektronen-, Schwingungs- und Rotationszuständen sich wie 10000 : 100 : 1 verhalten.
  • Die Elektronenniveaus lassen sich unterteilen in:Singulett-Zustände ( S 0 , S 1 , ...) mit antiparallel ausgerichteten Spins. Daraus resultiert ein Spin-Moment von Null; das Molekül ist diamagnetisch.Triplett-Zustände ( T 1 , T 2 , ...) mit parallel zueinander ausgerichteten Spins. Es resultiert ein Spin-Moment ungleich Null; das Molekül ist paramagnetisch.
  • Es lassen sich Begriffe wie strahlungslose Desaktivierung [Leerkasten], thermische Äquilibrierung [te], innere Umwandlung (internal conversion) [ic], Interkombination (intersytem crossing) [isc], Absorption [A], Emission (Fluoreszenz, Phosphoreszenz), [F, P] und Photoreaktionskanäle ableiten.

In dem folgenden Diagramm wird der Verlauf der verschiedenen, möglichen photophysikalischen Prozesse nach der Anregung (Absorption von Strahlung zur Elektronenanregung) diskutiert. Neben den Prozessen zur Abgabe von Energie in Form von elektromagnetischer Strahlung (induzierte und spontane Emission) können noch zahlreiche Prozesse der strahlungslosen Desaktivierung sowie die Öffnung in photochemische Reaktionskanäle (Reaktionswege, -pfade) angegeben werden.

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