Innere Umwandlung: Unterschied zwischen den Versionen

Aktuelle Version vom 15. Juli 2020, 16:41 Uhr

Jabłoński-Diagramm

Innere Umwandlung (engl. internal conversion, „IC“) ist ein Begriff aus der Photochemie und der Spektroskopie. Er bezeichnet den isoenergetischen und daher strahlungslosen Übergang vom Schwingungsgrundzustand eines elektronisch angeregten Zustands (z. B. S₁) in einen hoch angeregten Schwingungszustand des nächsttieferliegenden elektronischen Zustands (z. B. des elektronischen Grundzustands S₀), ohne Änderung der Multiplizität (keine Spinumkehr).^[1]

Wenn sich die Multiplizität ändert, handelt es sich dagegen um ein Intersystem Crossing:

		Multiplizität konstant	Multiplizität wird verändert (langsam, da "verboten")
unter Energieabgabe	mit Emission von Strahlung	Fluoreszenz z. B. $S_{1} \to S_{0}$	Phosphoreszenz z. B. $T_{1} \to S_{0}$
unter Energieabgabe	strahlungslos	Schwingungs- bzw. vibronische Relaxation* z. B. $S_{0}^{} \to S_{0}$ und $T_{1}^{} \to T_{1}$
Energie konstant	strahlungslos	Innere Umwandlung z. B. $S_{1} \to S_{0}^{*}$	Intersystem Crossing z. B. $S_{1} \to T_{1}^{}$ und $T_{1} \to S_{0}^{}$

)* vom angeregten Schwingungszustand S_x* eines bestimmten elektronischen Zustands in den jeweiligen Schwingungsgrundzustand S_x

Innere Umwandlungen treten mit der größten Wahrscheinlichkeit in der Nähe von Schnittpunkten zweier Potentialkurven auf. Gehört die zweite Potentialkurve zu einem ungebundenen Kontinuumszustand, so tritt Dissoziation ein. Andernfalls erfolgt durch innere Umwandlung der Übergang in einen vibronisch angeregten Zustand, der anschließend, unter Energieabgabe durch Stöße mit umgebenden Teilchen (Schwingungsrelaxation), strahlungslos innerhalb von 10⁻¹² Sekunden^[1] in den Schwingungsgrundzustand des jeweiligen elektronischen Zustands übergeht.

Ist das Ausgangsniveau ein höher angeregter elektronischer Zustand (z. B. S₄), so finden so lange hintereinander Innere Umwandlungen mit anschließender Schwingungsrelaxation statt, bis der tiefste elektronisch angeregte Zustand (S₁) erreicht ist.^[1] Da große Moleküle mehr Vibrationsmoden als kleine haben, ist bei ihnen die Wahrscheinlichkeit für einen solchen Übergang i. A. höher.

Eine Übersicht über die möglichen Übergänge gibt das nebenstehende Jabłoński-Schema.

Das Melanin der Haut und die DNA nutzen die innere Umwandlung, um die für den Organismus schädliche UV-Strahlung in unschädliche Wärme umzuwandeln. Diese ultraschnelle innere Umwandlung ist verantwortlich für den exzellenten UV-Schutz dieser großen natürlichen Moleküle.

Weblink

Fast internal conversion in DNA

Einzelnachweise

↑ ^1,0 ^1,1 ^1,2 Dieter Wöhrle, Michael W. Tausch, Wolf-Dieter Stohrer: Photochemie: Konzepte, Methoden, Experimente. Wiley-VCH, Weinheim 1998, ISBN 3-527-29545-3, S. 65–66.

[:0-1] 1,0 ^1,1 ^1,2 Dieter Wöhrle, Michael W. Tausch, Wolf-Dieter Stohrer: Photochemie: Konzepte, Methoden, Experimente. Wiley-VCH, Weinheim 1998, ISBN 3-527-29545-3, S. 65–66.

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-'''Innere Umwandlung''' ([[Englische Sprache|engl.]] ''internal conversion'', „IC“) ist ein Begriff aus der [[Photochemie]] und der [[Spektroskopie]]. Er bezeichnet den isoenergetischen und daher strahlungslosen Übergang vom Schwingungsgrundzustand eines [[elektron]]isch [[Angeregter Zustand|angeregten]] [[Zustand (Quantenmechanik)|Zustands]] (z.B. S<sub>1</sub>) in einen hoch angeregten Schwingungszustand des nächst tieferliegenen elektronischen Zustands (z.B. S<sub>0</sub> = elektronischer Grundzustand), ohne Änderung der [[Multiplizität]] (keine [[Spin]]umkehr).<ref name=":0">{{Literatur|Autor=Dieter Wöhrle, Michael W. Tausch, Wolf-Dieter Stohrer|Titel=Photochemie: Konzepte, Methoden, Experimente|Hrsg=|Sammelwerk=|Band=|Nummer=|Auflage=|Verlag=Wiley-VCH|Ort=Weinheim|Datum=1998|Seiten=65-66|ISBN=3-527-29545-3}}</ref> Wenn sich die Multiplizität ändert, handelt es sich dagegen um ein ''[[Intersystem Crossing]]''.
+'''Innere Umwandlung''' ([[Englische Sprache|engl.]] ''internal conversion'', „IC“) ist ein Begriff aus der [[Photochemie]] und der [[Spektroskopie]]. Er bezeichnet den isoenergetischen und daher [[strahlung]]s<nowiki/>losen [[Energieniveau #Übergänge zwischen Energieniveaus|Übergang]] vom Schwingungsgrundzustand eines [[elektron]]isch [[Angeregter Zustand|angeregten]] [[Zustand (Quantenmechanik)|Zustands]] (z.&nbsp;B. S<sub>1</sub>) in einen hoch angeregten Schwingungszustand des nächsttieferliegenden elektronischen Zustands (z.&nbsp;B. des elektronischen [[Grundzustand]]s S<sub>0</sub>), ohne Änderung der [[Multiplizität]] (keine [[Spin]]<nowiki/>umkehr).<ref name=":0">{{Literatur|Autor=Dieter Wöhrle, Michael W. Tausch, Wolf-Dieter Stohrer|Titel=Photochemie: Konzepte, Methoden, Experimente|Hrsg=|Sammelwerk=|Band=|Nummer=|Auflage=|Verlag=Wiley-VCH|Ort=Weinheim|Datum=1998|Seiten=65-66|ISBN=3-527-29545-3}}</ref>
-Innere Umwandlungen treten mit der größten Wahrscheinlichkeit in der Nähe von Schnittpunkten zweier [[Potentielle Energie|Potentialkurven]] auf. Gehört die zweite Potentialkurve zu einem ungebundenen [[Kontinuum (Physik)|Kontinuumszustand]], so tritt [[Dissoziation (Chemie)|Dissoziation]] ein. Andernfalls erfolgt der Übergang in einen vibronisch angeregten Zustand, der anschließend, unter Energieabgabe durch Stöße mit umgebenden Teilchen, strahlungslos innerhalb von 10<sup>-12</sup> Sekunden<ref name=":0" /> in den Schwingungsgrundzustand des jeweiligen elektronischen Zustands übergeht ([[Photophysikalischer Prozess#Strahlungslose Prozesse|Schwingungsrelaxation]]). Ist das Ausgangsniveau ein höher angeregter elektronischer Zustand (z.B. S<sub>4</sub>), finden so lange hintereinander Innere Umwandlungen mit anschließender Schwingungsrelaxation statt, bis der tiefste elektronisch angeregte Zustand (S<sub>1</sub>) erreicht ist.<ref name=":0" /> Da große Moleküle mehr Vibrationsmoden als kleine haben, ist bei ihnen die Wahrscheinlichkeit für einen solchen Übergang i. A. höher. Eine Übersicht über die möglichen Übergänge gibt das nebenstehende [[Jablonski-Schema]].
+Wenn sich die Multiplizität ändert, handelt es sich dagegen um ein ''[[Intersystem Crossing]]'':
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-Das [[Melanin]] der Haut und die [[Desoxyribonukleinsäure|DNA]] nutzen die innere Umwandlung, um die für den Organismus schädliche UV-Strahlung in unschädliche Wärme umzuwandeln. Diese ultraschnelle innere Umwandlung ist verantwortlich für den exzellenten [[Photoprotection|UV-Schutz]] dieser großen natürlichen Moleküle.
+Innere Umwandlungen treten mit der größten Wahrscheinlichkeit in der Nähe von Schnittpunkten zweier [[Potentielle Energie|Potentialkurven]] auf. Gehört die zweite Potentialkurve zu einem ungebundenen [[Kontinuum (Physik)|Kontinuumszustand]], so tritt [[Dissoziation (Chemie)|Dissoziation]] ein. Andernfalls erfolgt durch innere Umwandlung der Übergang in einen vibronisch angeregten Zustand, der anschließend, unter Energieabgabe durch Stöße mit umgebenden Teilchen ([[Photophysikalischer Prozess #Strahlungslose Prozesse|Schwingungsrelaxation]]), strahlungslos innerhalb von 10<sup>−12</sup> Sekunden<ref name=":0" /> in den Schwingungsgrundzustand des jeweiligen elektronischen Zustands übergeht.
+Ist das Ausgangsniveau ein höher angeregter elektronischer Zustand (z.&nbsp;B. S<sub>4</sub>), so finden so lange hintereinander Innere Umwandlungen mit anschließender Schwingungsrelaxation statt, bis der tiefste elektronisch angeregte Zustand (S<sub>1</sub>) erreicht ist.<ref name=":0" /> Da große Moleküle mehr Vibrations[[moden]] als kleine haben, ist bei ihnen die Wahrscheinlichkeit für einen solchen Übergang i.&nbsp;A. höher.
+Eine Übersicht über die möglichen Übergänge gibt das nebenstehende [[Jabłoński-Schema]].
+Das [[Melanin]] der Haut und die [[Desoxyribonukleinsäure|DNA]] nutzen die innere Umwandlung, um die für den Organismus schädliche [[UV-Strahlung]] in unschädliche Wärme umzuwandeln. Diese ultraschnelle innere Umwandlung ist verantwortlich für den exzellenten [[Photoprotection|UV-Schutz]] dieser großen natürlichen Moleküle.
 == Weblink ==
-[http://www.chemistry.ohio-state.edu/~kohler/dna.html Fast internal conversion in DNA]
+* [http://www.chemistry.ohio-state.edu/~kohler/dna.html Fast internal conversion in DNA]
 == Einzelnachweise ==