Was passiert bei Farbigkeit bei dem Zurückfallen der Elektronen nach dem angeregten Zustand?

3 Antworten

Wenn Du weißes Licht (also, mehr oder minder, alle Wellenlängen gleichzeitig) durch eine Probe schickst, dann können die Moleküle angeregt werden. Dadurch verbrau­chen sie bestimmte Wellenlängen, die dann im Licht fehlen; das Licht enthält nicht mehr alle Wellenlängen gleichmäßig, und unsere Augen nehmen das als Farbe wahr.

Die angeregten Moleküle unterscheiden sich darin, daß ihre Elektronen anders als „nor­mal“ (=im Grundzustand) über das Molekül verteilt sind. Angeregte Moleküle ha­ben nur eine beschränkte Lebenszeit, die meist sehr kurz ist. Also müssen die an­ge­reg­ten Mo­le­kü­le irgendetwas tun.

  • Sie können die aufgenommene Energie wieder abstrahlen, also Sekundärlicht er­zeu­gen, und dadurch wieder in den Grundzustand zurückgehen. Das nennt man „Flu­o­res­zenz“, und dem Auge erscheint es als eigen­artiges Schimmern. Das ab­ge­strahl­te Licht hat immer eine andere Farbe als das absorbierte. Das kannst Du z.B. an ei­ner Lö­sung des Farbstoffes Fluorescein sehen: Die Lösung sieht braun aus und zeigt ein grünliches Schimmern.
  • Sie können die Energie einfach in Wärme umwandeln und so ohne weitere Kom­pli­ka­ti­o­nen wieder in den Grundzustand zurückkehren. Es gibt verschiedene Me­cha­nis­men, die das ermöglichen, und in den meisten Molekülen ist einer davon ak­tiv. Da­her ist das die häufigste Variante, sie heißt „strahlungsloser Übergang“.
  • Sie können de aufgenommene Energie dazu benutzen, eine chemische Reaktion einzugehen, die sonst nicht möglich wäre. Dadurch entstehen ein oder mehrere neue Moleküle, fast immer im Grundzustand. So etwas nennt man eine „photo­che­mi­sche Reaktion. Als Beispiel bleicht Gras beim Trocknen im Sonnenlicht lang­sam aus, weil das Chlorophyll Licht absorbiert und dann photochemisch zer­stört wird.

In den ersten beiden Fällen landest Du bei demselben Molekül, mit dem Du an­ge­fan­gen hast, und wieder im Grundzustand. Das kann dann sofort neues Licht ab­sor­bie­ren und den­sel­ben Cyclus erneut durchlaufen.

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung – Chemiestudium mit Diss über Quanten­chemie und Thermodynamik

Nein, prinzipiell eher genau anders herum. Angeregt werden die Elektronen durch den Einfluss "irgendeiner" nicht näher bestimmten energiereichen elektromagnetischen Strahlung, z.B. UV-Licht. Beim "Zurückfallen" wird diese Energie, die zum "Hochheben" benutzt wurden, dann wieder abgegeben und zwar in Form von Lichtquanten bestimmter Wellenlängen, die dann den charakteristischen Farbeindruck ergeben.

Was ist überhaupt das Oberthema? Farbigkeit von organischen Molekülen durch delokalisierte Pi-Elektronen-Systeme?

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung
6erSchueler 
Fragesteller
 09.01.2020, 14:28

Hm, Farbigkeit von Molekülen mit delokalisiertem Elektronensystem mit Aromaten oder so.. Wenn Sie das meinen

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Durch Energie (Wärmeenergie, Lichtenergie,...) werden die Elektronen in deinem Molekül angeregt, bekommen also selbst Energie. Dadurch steigt das Energieniveau der Elektronen, die Elektronen sind dann also angeregt. Wenn sie dann wieder auf ein niedrigeres Energieniveau zurückfallen, senden sie wieder Energie aus, in Form von Photonen. Und die Photonen erzeugen je nach Wellenlänge eine andere Farbe im Auge, sodass das Molekül eine Farbe bekommt.

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