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Jablonski-Termschema

Jablonski-Termschema

Durch elektromagnetische Strahlung verursachte Übergänge sind schwer quantitativ zu beschreiben. Das Jablonski-Termschema liefert ein für den Chemiker hinreichend exaktes Bild.

Abb.1
Jablonski-Termschema

Übergänge zwischen den verschiedenen Energieniveaus.

  • Absorption von Energie [A]:Das Molekül nimmt Strahlungsenergie auf und wechselt vom Grundzustand S 0 in einen Schwingungszustand des angeregten Elektronen-Zustands S 1 . Die Abbildung zeigt die Übergänge im Termschema und die entsprechenden Absorptionsbanden der Spektrenaufzeichnung (blaue Linien). Die Intensitäten dieses Elektronen-Schwingungsspektrums sind vom Franck-Condon-Prinzip abhängig.
  • Emission von Energie, Fluoreszenz [F]:Das angeregte Molekül im Zustand S 1   kann nun Schwingungsenergie an seine Umgebung strahlungslos abgeben, bis es den Schwingungsgrundzustand des angeregten Moleküls erreicht (thermische Äquilibrierung / thermal equilibration [te]). Unter Emission von Strahlung wechselt das Molekül in einen Schwingungszustand des Elektronen-Grundzustandes S 0 . Dieser Vorgang wird Fluoreszenz genannt. Die den Übergängen im Termschema entsprechenden Banden sind im Fluoreszenz-Spektrum angegeben (grüne Linien).
  • Strahlungslose Abgabe von Energie [te]:Statt durch Fluoreszenz kann das Molekül seine Energie auch strahlungslos abgeben. Das Molekül wechselt zunächst vom untersten Schwingungszustand des angeregten Elektronenzustands S 1 in einen höheren Schwingungszustand des Grundzustands S 0 (innere Umwandlung / internal conversion [ic]). Energie wird dann portionsweise als Wärme abgegeben bis das unterste Niveau der Schwingung des Elektronen-Grundzustands S 0   erreicht ist (thermische Äquilibrierung / thermal equilibration [te]).
  • Emission von Energie, Phosphoreszenz [P]:Das Molekül kann unter Spinumkehr in den Triplett-Zustand T 1   wechseln (Interkombination / intersystem crossing [isc]). Unter strahlungsloser Abgabe von Energie wird der unterste Schwingungszustand des Triplett-Zustands erreicht, wobei Phosphoreszenz-Strahlung ausgesendet wird und das Molekül in einen Schwingungszustand des Elektronen-Grundzustands S 0 wechselt.

Die Absorptionsbanden erscheinen im Mittel bei höheren Wellenzahlen als die Emissionsbanden der Fluoreszenz und Phosphoreszenz, da das Molekül nach der Energieabsorption durch strahlungslose Vorgänge schon Energie verloren hat.

Ob ein Molekül Fluoreszenz oder Phosphoreszenz zeigt, wird durch die Lage der Elektronenniveaus (Schwingungsnivaus) und die Übergangswahrscheinlichkeiten (Franck-Condon-Faktoren) bestimmt.

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