作者theory (真男人˙希爾瑞)
看板Chemistry
標題Re: [問題] 螢光光譜 solvent effect
時間Sun Jan 31 02:41:41 2010
※ 引述《cooljeff19 ()》之銘言:
: 不好意思想請問一下
: 最近在閱讀有關molecular fluorescence的書
: 在書中提到一個觀念
: 含氮的雜環分子(pyridine, quinoline, etc)
: 在激發態的時候 由於是n->pi*的躍遷
: N上的電子密度降低
: 使得激發態分子形成氫鍵的能力比ground state來的弱
: 所以ground state orbital會因為H-bond的關係 而比激發態穩定
這句話本身就有問題
: 所以在有氫鍵的solvent中會
: "造成Red-shift"
: 我的問題來了
: 既然ground state比激發態來的穩定 那麼能階差應該是變大才對
: 為什麼會紅位移?
: 我腦中的概念是這樣
: 因為書中寫到ground state的stable是主因
: 所以
: ----- 激發態 -------
: ----- ground
: -------
: 非極性溶劑 極性(H-bond)
: 應該是藍位移吧!? 是書上寫錯還是我的想法錯了?
: 我又翻了另一本書
: 有提到
: 一般分子的激發態dipole會比ground state來的大
: 所以在極性溶劑中會紅位移
: 這我可以理解 因為激發態被stablelized
: ----- 激發態
: -------
: 紅位移
: ------- ground -------
: 非極性 極性
: 所以
: 1. 第一本書的內容寫錯了!? 應該是藍位移?
: 2. 含氮雜環是特例? 在極性溶劑會藍位移?
: 以上是我的兩個問題 希望高手可以幫我解惑一下 謝謝
: 參考書是
: 1.Molecular fluorescence principles and applications
: Bernard Valeur, 2002, Wiley出版 第59頁中間
: 2.Principles of fluorescence spectrascopy second edition
: Joseph R. Lakowicz 第185頁
我看了很久,總覺得怪怪的,後來我終於知道你的盲點在哪
因為你並沒有弄清楚基態 (GS) 跟激發態 (ES) 的定義
2 1 2 1
比如說 Li 的原子軌域是 1s 2s ,其中一個激發態 Li* 是 1s 3s
1 1
以你的說法是,基態是 2s,激發態是 3s ,所以你才一直沒畫出電子怎麼填
這是學量化的學生常犯的錯誤
弄清楚這個就簡單了,我並沒有讀過你的參考書,有未考慮到的還請指正
氣態分子 : 極性溶劑中 : 非極性溶劑中 :
(或者你可以說..
做計算算出來的) -↑---
------ -↑--- ------ ------
-↑---
-↑↓-
---↓-
-↑↓- ---↓-
---↓-
-↑↓-
GS ES GS ES GS ES
請注意,溶劑分子是不會對沒有填電子的軌域有影響的
UV-Visible 吸收光譜單純很多,極性溶劑中 blue shift,非極性溶劑中 red shift
因為依照 Franck-Condon principle 去做 vertical transition
你看的是螢光光譜學,討論的應該是螢光吧 ? 那就複雜很多
因為放出螢光最大值是應該是已經 "穩定" 過的激發態 (ES)
(以理論計算的說法,就是把激發態做 optimization)
此時就不見得是 blue shift 或 red shift,要看是哪一種激發態
同一種軌域 (σ 或 π) 裡,bonding 會比 antibonding 的 shift 小
我沒有正式看過文獻寫過它的原因,但我以我的直覺來猜
是因為 antibonding 本來就是不穩定的軌域,node 較多,電荷比較分離
所以能量才會高,對周圍環境的反應也比較劇烈
所謂的 blue or red shift,正常的話應該要跟氣態分子比吧?
以極性溶劑的例子來看,上下兩個軌域各有一個電子,都會因溶劑而能量降低
如果 π* 降得較多,就是 red shift;n 降得比較多,就是 blue shift
我沒有辦法確定是哪一種,但我覺得變化應該不大
如果是 π-π* transition,應該就是 red shift 了
雖然跟前面某位版友說的有牴觸....orz (不好意思我怕拼錯你的 ID..)
歡迎指正..畢竟我有一陣子沒碰這玩意了....
喔..如果你是指極性溶劑中 GS 到 ES 的上下能階差的變化,那的確是 red shift..
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◆ From: 203.77.46.243
※ 編輯: theory 來自: 203.77.46.243 (01/31 02:57)
1F:推 cooljeff19:嗯...所以n->pi*不容易用空想判斷的意思嗎 01/31 10:04
2F:→ cooljeff19:得用實驗結果來回推分子的狀態變化才行? 01/31 10:04
3F:→ cooljeff19:書上討論的是以溶劑和分子間會不會形成H-bond來表示 01/31 10:08
4F:→ cooljeff19:分子"被穩定"的程度 01/31 10:08
5F:→ cooljeff19:其實我比較想要知道的是說 有沒有辦法可以去判定 01/31 10:10
6F:→ cooljeff19:anti-bonding與bonding 能量上受溶劑的影響所偏移 01/31 10:11
7F:→ cooljeff19:的程度 上下能階同時在移動 很難判斷是紅或藍位移 01/31 10:12
8F:→ theory:如果 H-Bond 很重要,那 n 會降比較多,就是 blue shift 01/31 11:32
9F:→ theory:一般極性溶劑就比較難說,π* 也是降得很多 01/31 11:35
10F:→ theory:其實我有個模糊的印象,我實驗室的學長有說過 n-π* 不太會 01/31 11:37
11F:→ theory:變,π-π* 會 red shift..但是不確定這個結論的出處 orz 01/31 11:38
12F:→ theory:H-Bond 很特別,造成的效應很巨大,結果常常跟極性溶劑不同 01/31 11:42
13F:推 ChallengerII:我也很久沒碰這玩意了...看到討論串還把以前上課講義 01/31 13:03
14F:→ ChallengerII:翻出來看 我講的部分都是在有H-bond狀況之下 01/31 13:04
15F:推 csmap:原PO有說在ES時 H-bond變weak 也就是分子被激發後即無H-bond 01/31 22:35
16F:→ theory:No,被激發後仍然還是會有 H-Bond,只是變弱而已 01/31 23:43
17F:→ theory:所以我也不能確定是哪種 shift,我印象中 n-π* 沒什麼變 01/31 23:45
18F:推 csmap:變弱就足以讓n-orbital上升了吧 至於變弱的程度還是看分子 02/01 02:23
19F:推 csmap:n-π*變得少基本上是指solvent effect吧 並不是HB的影響 02/01 02:28
20F:→ csmap:因為n-orbital本身就是non-bonding 對分子的dipole change 02/01 02:29
21F:→ csmap:sorry 其實應該說n-π*本來就是forbidden 若是螢光的話 02/01 02:31
22F:→ csmap:一般有機分子都比較不會觀查到n-π的transition 02/01 02:32
23F:→ csmap:不過有機分子千變萬化 能階排序也都不同 很難只用一方面解釋 02/01 02:34
24F:→ csmap:我回的那篇基本上在揣摩原po書本上的意思 02/01 02:35
25F:推 csmap:不過n-π*通常都有點charge transfer的特性 應該不會變得少? 02/01 02:47
26F:→ theory:就算變弱應該還是不會升到氣態分子的高度,畢竟還是有氫鍵 02/01 22:38
27F:→ theory:所以我說啦,H-Bond 很特殊有可能讓螢光 blue shift 02/01 22:42