$$ \ ce {S_0 -> [$ h \ nu_ \ mathrm {ex} $] S_1} $$

In den meisten Fällen wird der angeregte Zustand durch deaktiviert interne Umwandlung in einem strahlungslosen Prozess durch Schwingungsenergieaustausch mit Lösungsmittelmolekülen. Hier wird kein Licht emittiert, aber das Lösungsmittel wird tatsächlich erwärmt, obwohl es möglicherweise nicht messbar ist. Es gibt jedoch Fälle, in denen sich die anfänglich gebildete Spezies im angeregten Singulettzustand zuerst auf ihren niedrigsten Schwingungsmodus entspannt und emittiert dann ein Photon, um den Grundzustand zu erreichen.

$$ \ ce {S_1 -> S_0 + $ h \ nu_ \ mathrm {f} $} $$

Diese Deaktivierung durch Strahlung wird als Fluoreszenz bezeichnet stark>. Die Fluoreszenzlebensdauern sind typischerweise ziemlich kurz (im ns-Bereich) und das emittierte Photon hat eine niedrigere Energie als das absorbierte. Dies bedeutet, dass das Emissionsspektrum zum roten Ende des UV-Spektrums verschoben ist ($ \ lambda_ \ mathrm {f} > \ lambda_ \ mathrm {ex} $). Der Effekt ist als Stokes-Verschiebung bekannt.

Ein klassischer Fall für einen fluoreszierenden Übergangsmetallkomplex ist $ \ ce {Ru (bpy) 3 ^ {2 +}} $.

In Acetonitril absorbiert es ungefähr $ \ lambda_ \ mathrm {ex} = 460 ~ \ mathrm {nm} $. Die Fluoreszenz wird um $ \ lambda_ \ mathrm {em} = 620 ~ \ mathrm {nm} $ beobachtet.

Andere zweizähnige Liganden - starrer als 2,2 '-Bipyridin (bpy) - häufig verwendet werden 1,10-Phenanthrolin (Phen), Dipyrido- [3,2-a: 2', 3'-c] phenazin (dppz) und Benzo [ i ] Dipyrido- [3,2- a : 2 ', 3'-c] Phenazin (dppn).

In anderen Fällen ändert sich im angeregten Singulettzustand die Spinmultiplizität ( Intersystem Crossing ) in einen Triplettzustand.

$$ \ ce {S_1 -> [ISC] T_1} $$

Diese angeregten Triplettzustände sind normalerweise viel längerlebig. Wenn sie schließlich durch Emission eines Photons deaktiviert werden, wird dieser Prozess als Phosphoreszenz bezeichnet.

$$ \ ce {T_1 -> S_0 + $ h \ nu_ \ mathrm {p} $} $$

Unter Berücksichtigung all dieser Prozesse stellt sich eine Frage - insbesondere von jüngeren Schülern oder Schülern:

Wenn unser Metallkomplex ein Photon absorbiert und ein angeregtes bildet Zustand mit so kurzer Lebensdauer, warum können wir trotzdem eine dauerhafte Farbe beobachten?

Die Antwort liegt in den enormen Zahlen!

Kontinuierliche Bestrahlung mit weißem Licht bedeutet, dass wir eine große Anzahl von Photonen senden. Darüber hinaus enthält die Lösung unserer Übergangsmetallkomplexe in einer Küvette (oder einem Reagenzglas) auch mehr als ein Molekül. In der Tat viel mehr!

Infolgedessen haben wir eine große Anzahl von Vorfällen

• Der Komplex absorbiert ein Photon einer bestimmten Energie, was bedeutet, dass eine Farbe ist "geschluckt". Der Komplex bildet einen kurzlebigen "angeregten Zustand".
• Die Lösung reflektiert das verbleibende Licht.
• Der Komplex im angeregten Zustand wird wieder deaktiviert.

Da dies die ganze Zeit passiert, während wir das Licht auf unsere Probe und auf viele Moleküle richten, beobachten wir eine Zusammenfassung der Ereignisse: eine farbige Lösung.

Hier ist eine einfache Erklärung, warum dies passiert: -

Zuerst wird das Elektron auf das höhere Niveau befördert, nachdem ein Photon entsprechend dem sichtbaren Licht absorbiert wurde. Dadurch sehen Sie die Komplementärfarbe, wie Sie bereits sagten.

ABER wenn das Elektron in den nicht angeregten Zustand zurückkehrt, geschieht dies nicht in einem einzigen Schritt! Das Elektron kehrt in kleineren Zwischenschritten in den nicht angeregten Zustand zurück. Jeder dieser kleineren Übergänge entspricht der Emission eines niederfrequenten Photons, das zur Infrarotregion gehört. Dies liegt außerhalb des sichtbaren Bereichs des Menschen und daher "sehen" wir diese Photonen nicht. Diese Infrarotphotonen erwärmen die Lösung jedoch, obwohl die Änderung möglicherweise nicht messbar ist.