الانتقال الإلكتروني الجزيئي

في الكيمياء النظرية ، تحدث الانتقالات الإلكترونية الجزيئية عندما تُثار الإلكترونات في الجزيء من مستوى طاقة إلى مستوى طاقة أعلى. يوفر التغير في الطاقة المصاحب لهذا الانتقال معلومات عن بنية الجزيء ويحدد العديد من خصائصه، مثل اللون . وتُعطى العلاقة بين الطاقة المتضمنة في الانتقال الإلكتروني وتردد الإشعاع بعلاقة بلانك .

يمكن تحديد الانتقالات الإلكترونية في المركبات العضوية وبعض المركبات الأخرى باستخدام مطيافية الأشعة فوق البنفسجية والمرئية ، شريطة وجود انتقالات في نطاق الأشعة فوق البنفسجية أو المرئية من الطيف الكهرومغناطيسي للمركب. ^{[ 1 ] [ 2 ]} يمكن للإلكترونات التي تشغل المدار الجزيئي الأعلى المشغول ( HOMO ) لرابطة سيجما (σ) أن تنتقل إلى المدار الجزيئي الأدنى غير المشغول ( LUMO ) لتلك الرابطة. تُعرف هذه العملية بانتقال σ → σ* . وبالمثل، يُشار إلى انتقال الإلكترون من مدار باي الرابط (π) إلى مدار باي المضاد للترابط (π*) بانتقال π → π* . تمتلك المجموعات المساعدة ذات أزواج الإلكترونات الحرة (المشار إليها بـ "n") انتقالاتها الخاصة، وكذلك انتقالات رابطة باي العطرية . يمكن الإشارة إلى أجزاء الجزيئات التي تخضع لانتقالات إلكترونية قابلة للكشف باسم الكروموفورات ، حيث تمتص هذه الانتقالات الإشعاع الكهرومغناطيسي (الضوء)، والذي يمكن نظريًا إدراكه كلون في مكان ما ضمن الطيف الكهرومغناطيسي. توجد الانتقالات الإلكترونية الجزيئية التالية:

${\displaystyle {\begin{array}{rcl}\sigma &\rightarrow &\sigma ^{*}\\\pi &\rightarrow &\pi ^{*}\\\mathrm {n} &\rightarrow &\sigma ^{*}\\\mathrm {n} &\rightarrow &\pi ^{*}\\{\text{aromatic }}\pi &\rightarrow &{\text{aromatic }}\بي ^{*}\end{صفيف}}}$

إضافةً إلى هذه التعيينات، ترتبط بالانتقالات الإلكترونية ما يُسمى بالنطاقات. وقد عرّف أ. بورواي النطاقات التالية (في عام 1930): ^{[ 3 ]}

• النطاق R ( من الألمانية radikalartig ' شبه جذري ' )؛ 
• النطاق K ( من الألمانية konjugiert ' مُتَوَازَن ' )؛ 
• النطاق B (من البنزويك )؛
• النطاق E (من الإيثيلين ).

على سبيل المثال، يُظهر طيف امتصاص الإيثان انتقالًا إلكترونيًا من نوع σ إلى σ* عند 135  نانومتر، بينما يُظهر طيف امتصاص الماء انتقالًا إلكترونيًا من نوع n إلى σ* عند 167  نانومتر بمعامل امتصاص يبلغ 7000. أما البنزين، فيحتوي على ثلاثة انتقالات إلكترونية عطرية من نوع π إلى π* ؛ نطاقان E ​​عند 180 و200  نانومتر، ونطاق B واحد عند 255  نانومتر، بمعاملات امتصاص تبلغ 60000 و8000 و215 على التوالي. هذه الامتصاصات ليست نطاقات ضيقة، بل هي عريضة عمومًا لأن الانتقالات الإلكترونية تتراكب على حالات الطاقة الجزيئية الأخرى .

يمكن أن تعتمد الانتقالات الإلكترونية للجزيئات في المحلول بشكل كبير على نوع المذيب مع حدوث تحولات إضافية نحو الأحمر أو تحولات نحو الأزرق .

ترتبط الخطوط الطيفية بالانتقالات الإلكترونية الذرية، وللغازات متعددة الذرات نظام نطاقات امتصاص خاص بها . ^{[ 4 ]}

• انتقال الإلكترون الذري
• مطيافية رامان الرنينية