PDF《应用化学系物理化学实验 实验 7. 颜色的起源-》

3 所解出的各状态显示於图五(b),每一个状态 都对应於一个特定能阶(如图 a),各能阶由量子数 n 定义,各能阶之能量可由公式 (4)求得.需注意的是在古典力学中以运动轨迹呈现运动状态,而量子力学中则呈 现粒子出现的「机率」 .图五(c)中显示前三能阶的波函数及对应之机率.在一共轭 系统中 L 代表共轭键之长度. 每一个波函数ψ对应到一个分子轨域(molecular orbital),而每一能阶所对应的能量就是该分子之轨域能量(orbital energy).需说明 的是:共轭系统中每一能阶至多只能容纳两个电子,因此同一能阶上的两个电子 必须以相反的自旋方向存在. 图四

5 波函数 能阶 波函数 ψ 出现机率 (a) (b) (c) 图五

三、花青染料的共轭键系统与一维箱中粒子 本实验将以系列花青(Cyanine)染料为测试样品(表一). 表

一、本实验所使用染料名称 Dye A 1,1'

-Diethyl-2,2'

-cyanine iodide Dye B 1,1'

-Diethyl-2,2'

-carbocyanine iodide Dye C 1,1'

-Diethyl-2,2'

-dicarbocyanine iodide Dye D 1,1'

-Diethyl-4,4'

-cyanine iodide Dye E 1,1'

-Diethyl-4,4'

-carbocyanine iodide Dye F 1,1'

-Diethyl-4,4'

-dicarbocyanine iodide 表一中各染料之结构如图六所示 图六

6 图六中各染料结构中均包含不同长度的共轭系统.结构中的氮原子(N)则可视为共轭 系统之阻断处.在「一维箱中粒子」模型中共轭系统相当於粒子进行一维运动的空 间(box),而两个氮原子就相当於位能趋近无限大的两端(walls).需特别注意的是 虽然在图六结构中共轭系统虽然以单键与双键交错的方式呈现.但事实上该共轭系 统中的每一个键都是相同的.这是因为每一共轭结构都可以另一完全对等的结构存 在.以Dye C 为例,其共轭键可同时以图七的两种结构存在.这种现象称为共振 (resonance).每一个结构就称为共振结构. 图七 在共轭系统中........