12.3 : Moleküler Spektroskopi: Emilim ve Emisyon

Moleküller, kuantum durumları adı verilen ayrı enerji seviyelerine sahiptir. Daha basit enerji seviyelerine sahip atomların aksine, moleküller ek dönme ve titreşim enerji seviyelerine sahiptir. Her enerji seviyesi, bitişik elektronik, titreşim ve dönme seviyeleri arasındaki boşluklar önemli ölçüde değiştiği için bir enerji boşluğu ile ayrılır. İki atomlu bir moleküldeki üç tür enerji seviyesi Şekil 1'de gösterilmiştir.

Şekil 1: İki atomlu bir moleküldeki üç tür enerji seviyesi.

Bir molekül, elektromanyetik radyasyondan bir foton biçiminde enerji emebilir ve bu enerjiyi molekülü daha yüksek bir enerji durumuna uyarmak için kullanabilir. Bu süreç sırasında, bir bağ etrafındaki dönüşte, bağ titreşiminin frekansında veya bir elektronun temel durumundan (en düşük enerji durumu) uyarılmış bir duruma (daha yüksek bir enerji seviyesi) geçişinde değişiklikler meydana gelebilir. Uyarılmış durumdaki molekül temel durumuna döndüğünde radyasyon yayar. Emilen veya yayılan fotonun enerjisi, geçişte yer alan iki enerji seviyesi arasındaki enerji boşluğuna eşdeğerdir. Bu nedenle, her geçiş radyasyonun dalga boyuna veya frekansına bağlıdır.

Enerji boşluklarının değişen büyüklükleri nedeniyle, bu geçişler sırasında emilen radyasyonun dalga boyları farklıdır. Örneğin, bir molekülde belirli bir dönüşün geçişi sırasında tüketilen veya salınan enerji mikrodalga radyasyonu aralığındadır. Buna karşılık, kızılötesi radyasyonun enerjisi bağ titreşimlerindeki değişikliklere karşılık gelir. Dahası, UV-görünür aralıktaki fotonlar, özellikle konjuge çift bağlara sahip moleküller durumunda, bir elektronu farklı bir orbitale uyarabilir.