Луминисценцията като физическо явление


Категория на документа: Химия




I. Луминисценцията като физическо явление.
1. Флуоресценция

В основно състояние на молекулата, електроните са разположени само на свързващи орбитали с антипаралелни спинове.Молекулата се намира в синглетно състояние, означавано като S0.

При получаване на определено количество енергия, електроните могат да преминат на антисвързваща орбитала и молекулата да премине във "възбудено" състояние. Ако при този преход електроните запазват ориентацията си, преходът е синглет-синглетен. (S0 - S*). Такива преходи могат да бъдат π→π* или n→π* .Първите имат по-голямо значение.

След като са преминали във възбудено състояние, електроните се стремят да се върнат в нормалното си състояние. Емисията която се наблюдава при обратния преход от S*→ S0 състояние се нарича флуоресценция. Тъй като енергията на погълнатата светлина е по-голяма от тази на емисията, съответно нейната λмакс е по-малка от тази на емитираната.Има батохромно отместване.
2. Фосфоресценция.

Преди да се върне в нормалното си състояние електронът може да обърне спина си и молекулата може да премине от синглетно възбудено, в триплетно възбудено състояние S*→ Т* .При този преход още една част от енергията се изразходва, за това енергийното ниво на Т* е по ниско от това на S*. Обикновено в триплетно състояние протичат редица процеси като прегрупировки, дисоциации, димеризации и др.Това състояние е по-дълготрайно от синглетното. Връщането на електроните от Т* в S* представлява явлението фосфоресценция. Тя е свързана с емисия на енергия, която е още по-малка от тази при S*→ S0 преход и затова спектрите на излъчената при фосфоресценцията светлина са значително батохромно изместени.

И в двата случая енергията на излъчената светлина е по-малка от тази на абсорбираната и спектрите на флуоресценция и фосфоресценция са батохромно изместени. Общо явлението се нарича луминисценция. Малка част от съединенията флуоресцират, като не всички от тях фосфоресцират.
3. Видове луминисценция.

Енергията, която може да приведе молекулите от нормално във възбудено състояние може да бъде от различен произход.

а. Хеми-луминисценция - когато енергията е в резултат на химическа реакция.

б. Фото-луминисценция - предизвикана от светлинна енергия

в. Трибо-луминисценция - енергия, отделена при разрушаване на кристали.

г. Соно-луминисценция - предизвикана от енергията на звука.

д. Електро-луминисценция - предизвикана от електрически вълни.

е. Радио-луминисценция - от енергията на радиоактивните лъчи.

3.1 4. Характеристики на луминофорите.

4.1 Електронни спектри.

Според закона на Стокс , спектрите на абсорбция и флуоресценция, представляват огледални образи. Максимумът на флуоресценция е изместен батохромно.Това изместване се нарича стоксово изместване и зависи от структурата на съответното съединение. При някои съединения то е от порядъка на 10 - 15 нм., при други може да е по-голямо - 50 - 70 нм. Спектърът на фосфоресценция е изместен значително повече към големите дължини на вълните.

4.2 Яркост на светене.
Количествена мярка за интенизтета на емисията е квантовия добив - коефициентът на полезно действие на луминфора. Той представлява отношението между интензитета на абсорбираната към емитираната енергия, респективно светлина. Квантовият добив не зависи от мощността на източника, а само от структурата на веществото.

4.3 Влияние на разтворителя.
Междумолекулните взаимодействия между разтворителя и веществото играят съществена роля за интензитета на излъчване и максимума на луминисценция. От това има ли и какво е отместването, може да се съди за характера на електронните преходи.

4.4 Активация или гасене на луминофора.

Ако луминофорът се намира в смес с друго вещество, то той може да предаде енергията, която излъчва на това вещество и по този начин да го активира. Ако то от своя страна има способност да луминисцира, емисията е с по-голяма дължина на вълната. Това явление се нарича сцинтилация.

Обратното на това явление е гасенето на луминисценцията - когато енергията на луминисценция се поглъща от друго вещество, което не луминисцира, а преобразува тази енергия в друга. Гасител на луминисценцията може да е самия луминофор, ако неговата концентрация е по-висока. Затова луминофорите се прилагат обикновено в ниски концентрации.Гасител на луминисценцията може да бъде и кислородът.

4.5 Структурна особеност на луминофорите.




Сподели линка с приятел:





Яндекс.Метрика
Луминисценцията като физическо явление 9 out of 10 based on 2 ratings. 2 user reviews.