Molekulyar lyuminessensiya

36.2. 
Qo’zg’algan 
molekuladagi 
elektron 
o’tishlar, 
lyuminessensiyaning turlari 
Molekulyar lyuminessensiyani qancha vaqt davom etishiga va 
spektral tarkibiga qarab qisqa vaqt davom etadigan va sekin 
fluoressensiya hamda fosforessensiyalarga bo’lish mumkin. Bunday 
lyuminessensiya turlarining paydo bo’lishini tushunish uchun, 
e
E
a
E
a
e
E
E
E
/


k

e
N
a
N
a
e
k
N
N
/



h
)
/
(
a
e
E
K





)
/
(
a
e
E
K





e


e

a


a


---

qo’zg’atuvchi yorug’likni yutgan molekulada qanday o’tishlar bo’lishini 
qarash kerak.
Buning uchun quyidagi 8.1-rasmda keltirilgan molekula energetik 
sathlarining sxemasiga qaraymiz. Juft sonli elektronlarga ega bo’lgan 
molekulaning asosiy elektron holati singlet bo’ladi va u S
0
deb 
belgilanadi. Bunday holatda hamma elektronlar juftlashgan, ularning 
spinlari esa antiparallel va molekulaning energiyasi eng kam bo’ladi. 
Shunday holatda turgan molekula energiyasi Ye
1
bo’lgan fotonni yutib ̴ 
10
-15
s vaqt ichida spinini o’zgartirmasdan energiyasi ancha yuqori S
1
singlet holatga o’tadi. Qo’zg’atilgan molekula odingisiga qaraganda biroz 
ko’proq tebranish energiyasigi ega bo’ladi. Tebranish relaksasiyasi 
natijasida bu ortiqcha energiya issiqlik energiyasi ko’rinishida yo’qotiladi 
va molekula 10
-12
s da S
1
birinchi qo’zg’algan holatning eng quyi tebranish 
sathiga o’tadi. Yutilgan fotonning Ye
2
energiyasi Ye
1
dan ko’p bo’lganda, 
molekula oldingiga qaraganda ancha yuqori S
2
holatga o’tishi mumkin. 
Bunday holda tebranish sathlarining qoplanishi hisobiga sodir bo’ladigan 
ichki konversiya va tebranish relaksasiyasi natijasida molekula taqriban 
10
-11
s vaqt ichida xuddi birinchi holdagidek S
1
holatning quyi tebranish 
sathiga o’tadi. Energiyasi bo’yicha qo’zg’algan S
1
holat S
0
asosiy 
holatdan ancha uzoq turganligi uchun, ichki konversiya va tebranish 
relaksasiyasi hisobiga, ya’ni nur chiqarmasan energiyani kamaytirish 
qiyinlashadi. Shuning uchun to’g’ridan –to’g’ri nur chiqarish, ya’ni 
fluoressensiya yo’li bilan energiyani kamaytirish ehtimoli ortadi. 
Elektron, qo’zg’algan S
1
elektron holatning nolinchi energetik sathidan, 
asosiy S
0
holatning ixtiyoriy tebranish sathiga o’tganda, fluoressensiya 
nurlanishi sodir bo’ladi. Fluoressensiya davom etish vaqti 10
-10
-10
-7
c 
bo’lgan qisqa muddatli nurlanish hisoblanadi va xona temperaturasida 
kuzatiladi. Fluoressensiya fotonlarining energiyasi yutilgan fotonlar 
energiyasidan kam bo’ladi.
Qo’zg’atilgan molekulaning elektroni spinini o’zgaritishi mumkin, 
lekin buning ehtimoli juda kam. Bunday holat triplet holat deb ataladi va 
T
1
bilan belgilanadi. Uning energiyasi tegishli S
1
singlet holatnikidan 
kam. Singlet S
1
va triplet T
1
holatlar o’rtasida nur chiqarmasdan 
bo’ladigan o’tishga ichki kombinasion konversiya deyiladi. Bu o’tish 10
-
9
-10
-7
s ichida bo’ladi va fluoressensiya bilan raqobatlashib uni amalga 
oshishiga yo’l qo’ymasligi mumkin. Ichki kombinasion konversiya 
natijasida triplet holatning qo’zg’algan tebranish sathiga o’tgan molekula, 
tebranish relaksasiyasi natijasida T
1
holatning energiyasi eng kichik 
tebranish sathiga o’tadi. Ma’lum shart-sharoitlarda (odatda, -196 
0
S 

---

temperatura va paramagnit molekulalar bo’lmaganda) triplet molekulalar 
uchun T
1
sathdan S
0
sathga taqiqlangan o’tish mumkin bo’ladi va buning 
natijasida fosforessensiya nurlanishi chiqariladi. Bu nurlanish ancha uzoq 
(10
-4
-10
2
s) vaqt davom etadi. Fosforessensiya nurlanishi fotonlarining 
energiyasi qisqa muddatli fluoressensiya fotonlarinikiga qaraganda kam 
bo’ladi.
Misol sifatida 8.2-rasmda fenantrenning yutilish, fluoressensiya va 
fosforessensiya spektrlari keltirilgan. 
Moddalarning nurlanishni yutishi kabi lyuminessensiyaga moyilligi 
ham ularning elektron tuzilishi bilan bog’liq. Masalan agar organik 
molekulaning quyi qo’zg’algan singlet holati 
o’tish bilan bog’liq 
bo’lsa, ko’pincha uning fluoressensiyasi va fosforessensiyasi ham 
intensiv bo’ladi. Xuddi shunday holatlarda, ya’ni quyi, qo’zg’algan 
singlet holat 
o’tish natijasida paydo bo’lsa, bunday holda molekula 
odatda kichkina fluoressensiya chiqishiga ega bo’ladi, lekin past 
temperaturada yuqori fosforessensiya chiqishiga ega bo’lishi mumkin.
Organik molekulalarning fluoressensiya xossasiga ega bo’lishini 
ta’minlovchi shartlardan yana biri molekulaning yassi va qattiq 
strukturaga ega bo’lishidir. Ko’pchilik molekulalar yassi va qattiq 
bo’lmagan strukturaga ega. Qattiq tuzilishga ega bo’lmagan 
molekulalarning alohida qismlarini boshqa qismlariga nisbatan aylanishi 
qo’zg’atish energiyasining relaksasiyasini paydo qiladi. Bu esa o’z 
navbatida, 
ichki konversiyaga sabab bo’ladi va natijada 
qo’zg’atish 
energiyasi 
yo’qoladi. 
Bunday 
molekulalar 
fluoressensiyalanish xossasiga ega bo’lmaydi. Yassi, qattiq molekularda 
nur chiqarishsiz bo’ladigan jarayonlarning ehtimoli kichik, aksincha 
fluoressensiyaning bo’lish ehtimoli katta bo’ladi. Masalan, fenolftalein va 
malaxit yashil fluoressensiyalanmaydi, fluoressein va rodamin S 
aksincha, intensiv fluoressensiyaga ega.








0
1
S
S

O
O
O
COO
(H
3
C)
2
N
O
N(CH
3
)
2
флуоресцеин
родамин С

---

Metall komplekslarining lyuminessensiyasi metall atomi bilan 
organik ligandning tabiati, ularning elektron sathlarini nisbiy joylashuvi 
va ular orasidagi o’tishlar bilan bog’liq. Agar kompleksda metall 
atomining A sathi, organik ligandning singlet S
1
va triplet T
1
sathlaridan 
yuqorida joylashgan bo’lsa (8.3a-rasm), bunday kompleksning 
lyuminessent xossasi ligandning elektron tuzilishiga bog’liq bo’ladi, 
lyuminessensiya spektrlari esa quyi qo’zg’algan sathlar orasida 
bo’ladigan 
o’tishlar natijasida hosil bo’ladi. Bunday 
komplekslarning lyuminessensiya spektrlari keng polosalardan iborat 
bo’ladi. Bunday spektrlar odatda elektron qavatlari to’lgan metallarning 
komplekslariga tegishli bo’ladi. 
8.3-rasm. Metallarning xelatlarida singlet (S
0
, S
1
), triplet (T
1
) va atom (A) 
elektron sathlarining nisbiy joylashuvi. 
Agar komplekslarda metall atomining A sathi S
1
sathdan quyida 
joylashsa (8.3b-rasm), bunday komplekslar nurlanishsiz bo’ladigan 
va 
o’tishlar natijasida fluoressensiyalanmaydi.
Komplekslarning atom sathlari A, ligandlarning S
1
va T
1
sathlaridan pastda joylashgan hollarda, (8.3c-rasm) A sathga 
interkombinasion konversiya sodir bo’ladi. Bunday holda, 
o’tish 
natijasida atom chiqarish (emissiya) spektrlari kuzatilishi mumkin. Bu 
ayniqsa lantanoid komplekslari uchun xarakterlidir. O’tish metallarining 
komplekslarida A atom sathlari ancha quyida joylashgan.
 d
-elektronlar (
f
-
elektronlardan farqli) ko’proq tashqi ta’sirlarga moyil bo’lganligi uchun 
fluoressensiyaning kuchli so’nish imkoniyati bo’ladi. Shuning uchun 
ko’pchilik o’tish metallarining komplekslari kuchsiz fluoressensiyaga ega 
yoki umuman fluoressensiyalanmaydi.