Para o caso de uma absorção que excita um estado eletrônico fundamental singleto para um estado excitado tripleto, por que os espectros de absorção e emissão não são sobreponíveis? Por que as transições 0 0 não são observadas no mesmo comprimento de onda?

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado está perguntando por que, quando um elétron no estado fundamental singlete absorve energia e vai para um estado excitado triplete, os espectros de absorção e emissão não se sobrepõem. Além disso, quer saber por que as transições 0 0 não são observadas no mesmo comprimento de onda. Para resolver isso, vamos usar conceitos de espectroscopia eletrônica e teoria de estados de spin.

Passo 2

Primeiro, precisamos entender o que são estados singlete e triplete. Em química, os estados singlete têm todos os spins dos elétrons emparelhados, resultando em um spin total de S = 0. Já os estados triplete têm dois elétrons com spins não emparelhados, resultando em um spin total de S = 1. A transição entre diferentes estados de spin (singlete para triplete ou vice-versa) é chamada de intersystem crossing.

Passo 3

Quando um elétron absorve energia e faz a transição do estado singlete fundamental para um estado triplete excitado, a energia envolvida nessa transição determina o comprimento de onda da luz absorvida. Esse processo cria o espectro de absorção.

Passo 4

Por outro lado, a emissão ocorre quando o elétron no estado triplete retorna ao estado singlete ground state, liberando energia na forma de fótons. Idealmente, se não houvesse perda de energia, o comprimento de onda da emissão seria o mesmo da absorção, fazendo com que os espectros se sobrepusessem.

Passo 5

No entanto, na prática, a transição de triplete para singlete não é direta e envolve processos de relaxamento que podem levar a perdas de energia (por exemplo, vibrações e rotações moleculares). Além disso, a diferença nos estados de spin faz com que as energias dos estados singlete e triplete não coincidam exatamente. Isso faz com que os comprimentos de onda da absorção e emissão sejam diferentes, fazendo com que os espectros não se sobreponham.

Passo 6

Quanto às transições 0 0, elas representam a transição entre os níveis vibrações vibracionais mais baixos dos estados inicial e final. Para que essa transição ocorra no mesmo comprimento de onda, os estados singlete e triplete precisariam ter exatamente a mesma energia, o que não acontece devido à diferença de spin e à energia envolvida nas transições. Portanto, essas transições não são observadas no mesmo comprimento de onda.

Resposta

Os espectros de absorção e emissão não se sobrepõem porque as transições entre estados singlete e triplete envolvem diferenças de energia devido às mudanças no spin, fazendo com que os comprimentos de onda sejam diferentes. Além disso, as transições 0 0 não ocorrem no mesmo comprimento de onda porque os estados singlete e triplete não têm exatamente a mesma energia, impossibilitando essa coincidência.

Exercícios relacionados