Electronic Transition

1. Electronic Transition (การเปลี่ยนแปลงสถานะของอิเล็กตรอน) Allowed Transition Forbidden Transition - Spin - Forbidden Transition - Symmetry - Forbidden Transition

2. Spin-Forbidden Transition Selection Rules: “การเกิด transition จะต้องไม่มี การเปลี่ยนแปลงค่า Spin multiplicity ” ตัวเลขที่บอกจำนวนของวิธีต่าง ๆ ที่จะทำให้เกิด unpaired spin โดยคำนวณจากค่า 2S+1 เมื่อS คือ ผลรวมของสปินของอิเล็กตรอน

3. 1 2 3 2 แสดง spin multiplicity ของอะตอมหรือโมเลกุล ตารางที่ 2.1 electron spin(s) จํ านวน unpaired electron spin multiplicity Multiplicity (2S+1) 1 singlet 0 0 ( ) ญ ฏ 2 doublet 1 ( หรื อ ) ญ ฏ 3 triplet 1 2 ( หรื อ ) ญญ ฏฏ 4 quartet 3 ( หรื อ ) ญญญ ฏฏฏ

4. การเปลี่ยนแปลงสปินของอิเล็กตรอนการเปลี่ยนแปลงสปินของอิเล็กตรอน 1. Singlet-Singlet Transition - อิเล็กตรอนเปลี่ยนแปลงระดับพลังงาน แต่ไม่เปลี่ยนสปิน - fully spin allowed transition

5. +hn excited state Spin paired “SINGLET” electron jump ground state Spin paired “SINGLET” Spin allowed Absorption

6. -hn ground state Spin paired “SINGLET” electron jump excited state Spin paired “SINGLET” Spin allowed Fluorescence

7. 2. Triplet - Triplet Transition -อิเล็กตรอนเปลี่ยนแปลงระดับพลังงาน แต่ไม่เปลี่ยนสปิน - fully spin allowed transition “แต่โอกาสเกิดการเปลี่ยนแปลงแบบนี้มีน้อยมาก” เพราะโมเลกุลที่สภาวะพื้นส่วนใหญ่จะอยู่ที่ S0 ไม่ใช่ T0

8. “Flash Photolysis” - ต้องใช้วิธี คือ ให้แสงที่มีความเข้มสูง ๆในระยะเวลาสั้น ๆ กระตุ้นให้โมเลกุล ส่วนใหญ่ อยู่ที่ Triplet state เสียก่อน

9. +hn “Flash Photolysis” “Flash Photolysis” “Flash Photolysis” excited state ground state Spin parallel Spin parallel “TRIPLET” “TRIPLET” electron jump Spin allowed Absorption

10. 3. Singlet - Triplet Transition -อิเล็กตรอนเปลี่ยนแปลงระดับพลังงาน และมีการเปลี่ยนสปิน - strongly forbidden transition

11. +hn excited state Spin parallel “TRIPLET” electron jump + spin trip ground state Spin paired “SINGLET” Spin forbidden Absorption

12. -hn ground state Spin paired “SINGLET” electron jump excited state Spin Parallel “TRIPLET” Spin allowed Phosphorescence

13. -hn electron jump “ทำไม การ transition แบบนี้ จึงเกิดขึ้นได้ ?” excited state ground state Spin paired Spin Parallel “TRIPLET” “SINGLET” Spin allowed Phosphorescence

14. -hn electron jump excited state ground state Spin paired Spin Parallel “TRIPLET” “SINGLET” Spin allowed Phosphorescence

15. “ทำไม การ transition แบบนี้ จึงเกิดขึ้นได้ ?” “ทำไม การ transition แบบนี้ จึงเกิดขึ้นได้ ?”

16. อิเล็กตรอนมีประจุ มีการหมุนรอบ ตัวเอง (spinning) เกิด “โมเมนตัมเชิงมุม” (angular momentum) และเกิดคุณสมบัติทางแม่เหล็ก คือ magnetic moment

17. spin : + 1 2 spin : - 1 2 สปินของอิเล็กตรอน spin : 0

18. การเกิด Singlet-Triplet transition มีการเปลี่ยนทิศทางของ สนามแม่เหล็กของอิเล็กตรอน เปลี่ยนค่า spin ระหว่าง +(1/2) กับ -(1/2)

19. spin : + 1 2 spin : - 1 2

20. spin : + 1 2 spin : - 1 2

21. อิเล็กตรอน ไม่ได้จัดสปิน เป็น หรือ อย่างสมบูรณ์แบบ + 1 2 - 1 2

22. orbital angular momentum spin angular momentum แต่ละเทอมมีการ เปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ขณะที่อิเล็กตรอนหมุนรอบตัวเอง และหมุนรอบนิวเคลียส จะมีค่า total angular momentumคงที่

23. + 1 2 + 1 2 - 1 2 -1 2 “Actual Singlet” ในสภาวะ singlet (S)ก็อาจมีสภาวะ triplet แอบแฝงอยู่ S = S + t

24. + 1 2 + 1 2 - 1 2 -1 2 “Actual Triplet” ในสภาวะ Triplet (T)ก็อาจมีสภาวะ singlet แอบแฝงอยู่ T = T + s

25. Pure triplet T Pure singlet s Actual Triplet State = + hn hn (allowed) hn (allowed) (forbidden) (forbidden) Actual Singlet State = t S +

26. Symmetry-Forbidden Transition ดูจากค่าความเข้มข้นของการเปลี่ยนแปลงระดับพลังงาน (dipole moment transition: mij) mij = 0 ไม่มีการเปลี่ยนแปลงระดับพลังงาน (total forbidden)

27. mij = (Yi mYj) dt Yi และ Yj คือ wave function ที่ระดับพลังงานต่ำ (i) และที่ระดับพลังงานสูง (j) m คือ ค่า dipole moment dt คือ ค่า volume element (dt = dx dy dz)

28. การเปลี่ยนแปลงระดับพลังงานการเปลี่ยนแปลงระดับพลังงาน สภาวะเร้า (excited state) E2 DE = hn = E2 - E1 พลังงาน สภาวะพื้น (ground state) E1

29. ระดับพลังงานของสารอะตอมเดี่ยวระดับพลังงานของสารอะตอมเดี่ยว 4d 5s 4p DE3 4s 3d 3p 3s พลังงาน 2p DE2 2s DE1 1s

30. Harmonic Oscillator “ตัวกวัดแกว่งฮาร์โมนิคอย่างง่าย“

31. wave number (cm-1) } Vibrational Transition v5 v4 v3 พลังงานศักย์ v2 v1 v0ฎ v1, v1ฎ v2, v2ฎ v3, ... v0 req ระยะทางระหว่างอะตอม