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分子電子躍遷

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分子電子躍遷表示分子價電子從一個能階因為吸收能量時,躍遷到一個更高的能階;或者釋放能量,躍遷到更低的能階的過程。如果起始能階的能量比最終能階的能量高,原子便會釋放能量(通常以電磁波的形式發放)。相反,如果起始能階的能量較低,原子便會吸收能量。釋放與吸收的能量等於這兩個能階的能量之差。

在此過程中的能量變化提供了分子結構的信息,並決定了許多分子性質如顏色。有關電子躍遷的能量和輻射頻率的關係由普朗克定律決定。

一般,我們應用電子躍遷來說明單個原子。當討論多原子分子時,我們應用分子軌域理論。也可以視單個原子為單原子分子,將各種情況的電子躍遷統一到分子電子躍遷的框架下來。這裏的能階是基於分子軌域理論提出的。

有機化合物中的電子躍遷在電磁頻譜的紫外區或可見光區發生,可以由UV/VIS光譜測得。在HOMO σ帶處的電子可被激發到 LUMO 的σ帶。這個過程被寫作σ → σ*躍遷。同樣有電子從π鍵軌域激發至反π鍵軌域π*,寫作π → π*躍遷。助色基團的自由電子對被寫為孤對電子n,孤電子對有自己的躍遷,如芳香π鍵躍遷。下列是已存在的分子電子躍遷:

  • σ → σ*
  • π → π*
  • n → σ*
  • n → π*
  • 芳香 π → 芳香 π*