Was genau passiert bei der Infrarot Multiphoton Dissoziation?

In einem Bericht den ich las, stand, dass die Energie (des Photons) die vom Ion absorbiert schnell in das "Bad der Schwingungsfreiheitsgrade" des Moleküls durch intra-molekulare Schwingungsumverteilung abgegeben wird.

Ich habe Schwierigkeiten das zu verstehen. Sagen wir das Molekül hat 3 Schwingungsfreiheitsgrade bei 100, 200 und 300 cm^-1. Wenn ich einen Laser mit 300 cm^-1 auf das Molekül schieße, dann ändert sich die Quantenzahl der dritten Schwingung von z.B. v = 0 auf v = 1. Dann fällt es wieder auf v = 0, wobei es die Energie an die anderen schwingungsfreiheitsgrade abgibt? Das passiert solange, bis das Molekül genügend Energie hat, um zu dissoziieren? Trennt sich dann die Bindung der anderen Schwingungen oder wie?

Answer 1

[indiachinacook]

Ich vermute, das ist so gemeint: Du regst einen Schwingungsgrad an, der koppelt mit den anderen und transferiert seine Energie an sie, dann kann er wieder absorbieren etc. bis genug Energie im Molekül ist, daß eine Bindung aufbrechen kann.

Gewöhnlich wird bei einer solchen Prozedur die schwächste Bindung im Molekül auf­brechen, und das ist unabhängig davon, in welche Schwingung Du ständig Energie hin­ein­pumpst; es muß nur sichergestellt sein, daß die angeregte Mode effizient Ener­gie an die anderen abgeben kann, und daß ihr Absorptionsmaximum nicht stark da­von abhängt, wieviel Energie bereits in den anderen Schwingungen steckt.

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

Comments

[andi3366]

Danke, das war sehr hilfreich. Ich wäre dir dankbar wenn du mir noch diese zwei Fragen beantworten könntest:

1. Wieso behält er nicht selbst die Energie und wie kann er überhaupt Energie an die anderen Schwingungsfreiheitsgrade abgeben, wenn diese doch bei völlig anderen Frequenzen liegen?
2. Wieso hat ein Peak im Dissoziationsspektrum eine gewisse Breite? Liegt das daran, dass man nicht bei T = 0 K arbeitet und die Übergänge nicht vom Grundzustand ausgehen?

[indiachinacook]

@andi3366

1. Ich nehme an, Du meinst mit „er“ einen bestimmten Schwingungsfreiheitsgrad, der an­geregt wird. Im realen Molekül sind alle Schwingungen gekoppelt, d.h., En­ergie kann von der einen in die andere fließen (ein N-dimensionaler harmo­nischer Os­zil­la­tor zeigt nicht dieses Verhalten, da lebt jede Normalschwingung völlig unabhän­gig von jeder anderen); diese Kopplungen zwischen verschie­de­nen Schwin­gungs­frei­heits­graden werden durch Anharmonizität in den Po­ten­tialen bedingt, und sie können in der Praxis stärker oder schwächer sein.
2. Die Breite kommt im wesentlichen von Mittelungen, weil jedes Molekül ein biß­chen an­ders ist: Manche Moleküle haben gerade engen Kontakt mit einem Nach­barn, der sie stößt, andere nicht; manche rotieren mehr oder weniger; und auch der An­re­gungs­zu­stand der anderen Schwin­gun­gen im selben Molekül be­einflußt die An­re­gungs­en­ergie (Kom­bi­na­tions­banden haben ja nicht einfach die Summe der Wellenzahlen ihrer Kom­po­nen­ten). Alle diese Effekte zusammen bewirken eine statistische Linien­ver­brei­terung, die be­son­ders in kondensierter Phase viel größer ist als die natürliche Li­nien­breite aus der Unschärferelation (wegen der beschränkten Lebens­dauer der an­gereg­ten Zustände).