Не открывается головка в возбужденном состоянии: не открывается головка в возбуждённом состоянии — Урология — 15.11.2011

Фимоз – неполное обнажение головки полового члена

Фимоз – болезненное состояние, проявляющееся неполным открытием головки полового члена. Крайняя плоть при этом недостаточно эластична иузкая, что мешает ей растянуться и обнажить головку. По статистическим данным, у 95% всехмальчиков возрастом до 1 месяца фимозвыступает физиологическим состоянием. По истечению 6 месяцев это состояние проявляется у 81% малышей мужского пола. У 91% мальчиков трёхлетнего возраста никаких патологий в строении пениса не наблюдается. Если в старшем возрасте наблюдаются подобные признаки, то это уже заболевание, и оно требует специального лечения.

Фимоз: причины

Физиологический фимоз является следствием сращения внутренних кожных покровов пениса. Состояние развивается на фоне различных травми болезней, крайняя плоть сужается в результате рубца. Причины развития заболевания, которому не предшествовали инфекции и травмы, на современном этапе изучены не полностью.

Некоторые ученые считают причиной развития заболевания наследственность. В группу риска входят люди с низкой эластичностью кожных покровов. В этом случае у мальчика одновременно могут проявляться различные заболевания:
• варикоцеле;
• врожденные сердечные патологии и т.д.

Болезненное состояние может диагностироваться в препубертатный период, когда за быстрым увеличением органа не успевают растягиваться кожные покровы. Фимоз приводит к травмам внутренних тканей плоти, образованию рубцов(рубцовый фимоз), отчего она становится ещё уже. Микротравмы усугубляются в период возбуждения, юноша испытывает дискомфорт при половом контакте.

Классификация

В зависимости от тяжести патологического процесса специалисты выделяют 4 степени заболевания:
1. При первуй степени– патология проявляется исключительно в состоянии эрекциипениса, для открытия головки не обходимо немного напрячься.
2. ІІ степень – для обнажения головки пениса необходимо приложить некоторые усилия, в возбужденном состоянии головка не открывается.
3. При ІІІ степени головку открыть невозможно, или требуется приложение немалых усилий. При мочеиспускании больной ощущает дискомфорт, в возбужденном состоянии головку обнажить не считается возможным.
4. ІVстепень – патология не позволяет открыть головку даже частично, моча отделяется покапельно, для её выделения пациент прилагает усилия.

Симптомы

Основным признаком болезненного состояния выступает невозможность открытия головки пениса. У больных это проявляется беспокойством и натуживанием при мочеиспускании. Фимоз у мужчин (І-ІІ степень) проявляется болью во время эрекции, так как крайняя плоть на головке натягивается. У них снижается либидо из-за дискомфорта и неприятных ощущений. У пациентов стяжёлыми патологиями болевые ощущения во время возбуждения не проявляются, так как головка полностью закрыта из-за сужения препуциального кольца.

Осложнения

Патологическое состояние может проявляться следующими осложнениями:
1. Парафимоз — крайняя плоть ущемляет головку, чаще всего болезненное состояние диагностируется у пациентов с ІІ-ІІІ степеню фимоза. Эт происходит тогда, когда головку пытаются открыть, в следствии она отекает и синеет, больной испытывает боль и дискомфорт. Пациента необходимо срочно направить к специалисту, так как прогрессирующий отёк не позволит провести вправление самостоятельно. Хирург в этом случае проводит экстренную операцию – крайняя плоть рассекается вдоль плоти или циркумцизио.
2. Сращение головки с крайней плотью – диагностируется у больных с ІІІ и VІ cтепенью фимоза и проявляется появлением синехий (сращения) тканей. Патологический процесс при отсутствии своевременного лечения прогрессирует, возможно расширение поражённых участков и полное сращение. Пациент не ощущает дискомфорта до того, пока он не попытается приоткрыть головку. Попытка обнажения заканчивается резкими болевыми ощущениями и кровотечением. Лечение проводится исключительно хирургическими методами.
3. Баланопостит – болезненное состояние развивается как результат недостаточной гигиены. Сперма скапливается в препуциальном мешке, что становится причиной инфицирования. Воспаленная головка отекает, под плотью собирается гной. У больного повышается температура, острый фимоз требует экстренной госпитализации.

Фимоз: лечение

Лечение проводится исключительн охирургическим путем, пациенту показано обрезание (циркумцизия). Повысить растяжимость кожних покровов на головке позволяет назначение больному кортикостероидных гормонов, но не всегдаэтот вид терапии приносит ощутимый эффект. До хирургического лечения пациенту рекомендуют растягивать неэластичные ткани пениса, выполняя специальные упражнения. Но для достижения хорошого результата упражнения не обходимо делать постоянно и на протяжении длительного времени. Для пациентов с ІІІ-ІV степенью заболевания специальные упражнения не могут принести желаемого результата.

Пациенты с выявленной патологией должны неукоснительно соблюдать правила гигиены. После выполненных упражнений необходимо на протяжении 15 минут делать ванночки с добавлением в теплую воду марганцово-кислого калия. После этого кожные и слизисте покровы смазывают мазями, что предотвращает развитие отека и зуда. При баланопостите и парафимозе хирургическое вмешательство непроводится, так как швы когут оказатися несостоятельными и возможно нарушение нормального кровотока пениса. Фимоз: операция не является сложной и пациент сразу после ее проведения отправляется домой.

Профилактика

Наследственная этиология заболевания не позволяет не допустить его развития у представите лей мужского пола. Мальчикам не обходимо постоянко следить за гигиеной пениса, закатывать крайнюю плоть при мытье, а при выявлении симптомов болезни своевременно обращаться к специалисту.

 

симптомы и лечение в Нижнем Новгороде

Фимоз – это заболевание мужских половых органов

О фимозе говорят, когда у мужчины или у мальчика появляется проблема невозможности обнажить головку полового члена. Помочь избавиться от фимоза может профессиональный врач-уролог Онли Клиник.

Что такое фимоз?

Фимоз – это неправильное, то есть аномальное формирование мужского полового органа. Нормой является такое строение полового члена, когда ткань, покрывающая головку полового члена, свободно двигается, обнажая головку пениса. О нарушениях говорят, когда обнажение головки пениса не происходит совсем или осуществляется с затруднением.

Фимоз у мальчиков в раннем возрасте можно увидеть невооруженным глазом. Родители не должны беспокоиться, если со стороны малыша нет жалоб. Если ребенок жалуется на болевые ощущения в области паха, беспокоится и плачет при мочеиспускании, то необходимо обратиться к специалисту.
Если фимоз у мальчиков развивается в рамках стандартов, то к семи годам это положение нормализуется.

Фимоз у мальчиков считается нормой. Фимоз принято считать физиологической особенностью половых органов у маленьких детей мужского пола, когда внутренняя часть крайней плоти и головка полового члена плотно соединены тканью. Из — за этого обнажение головки затрудненно. Такое развитие половых органов характерно для мальчиков младше трёх лет. К шести годам данная патология должна пройти и обнажению головки полового члена ничего не должно препятствовать. Если в 6-7 лет фимоз не проходит, необходимо обратиться к детским медицинским специалистам относительно фимоза мальчиков.

К доктору-урологу Онли Клиник за помощью в лечении фимоза обращаются мужчины старше 18 лет. Фимоз, как заболевание у взрослых молодых людей, является результатом сужения (по разным причинам) крайней плоти. Сюда можно отнести и генетические отклонения, и приобретённые аномалии.

Фимоз у мальчиков, юношей и мужчин может быть постоянным или временным явлением. О временном фимозе говорят, если фимоз развивается на фоне какого-то другого урологического заболевания. В этом случае необходимо своевременно устранить заболевание.

Фимоз у мальчиков и у мужчин – это очень опасное заболевание, потому что затруднение обнажения головки полового члена и свободное отхождение крайней плоти могут стать причиной ухудшения общего состояния здоровья человека, а также отрицательно повлиять на детородную функцию и на эрекцию. Для лечения фимоза необходимо сначала избавиться от причин, его вызвавших.

Причинами фимоза могут стать

• врожденные патологии развития полового органа
• какие-либо травмы или повреждения полового члена
• воспалительные и инфекционные болезни мочеполовой системы
• непропорциональное развитие пениса и крайней плоти в подростковый период мальчиков
• сахарный диабет и другие болезни

Современная урология разделяет четыре стадии фимоза

• Головка полового члена свободно обнажается в покое, при эрекции процесс затруднен
• В спокойном состоянии головка открывается с трудом, при возбуждении сделать это невозможно
• Отхождение крайней плоти происходит только с усилием при отсутствии эрекции, в возбуждённом состоянии открыть головку полового члена не получается
• К перечисленным выше проблемам добавляются болезненное и затруднённое мочеиспускание
• Четвертая стадия заболевания — очень тяжелая и сопровождается самой большой степенью сужения крайней плоти

Симптомы фимоза

Фимоз у мужчин, особенно крайней запущенной стадии, может сопровождаться воспалением, болью в тканях крайней плоти, гнойными выделениями, высокой температурой тела, общим недомоганием и слабостью, затрудненным мочеиспусканием, болью при эрекции. Всё это симптоматика фимоза.

Диагностика фимоза

Фимоз необходимо выявить и лечить как можно раньше. Для постановки правильного диагноза при фимозе достаточно визуального обследования, пальпации, а также анализа урологического мазка. Это основные методы диагностирования фимоза.

Лечение фимоза

Фимоз в отделении урологии Онли Клиник могут лечить медикаментозным, немедикаментозным и хирургическим способами.

• Немедикаментозный способ: это растягивание крайней плоти вручную или при помощи спецустройства. Растягивание производит сам пациент ежедневно не более десяти минут за раз. Лучшему растягиванию способствует предварительно принятая ванна или душ.
• Медикаментозный способ: прием лекарств, смазывание головки полового члена мазями строго по назначению доктора – уролога. Самолечение недопустимо и может быть крайне опасно.
• Хирургический метод: считается в современной урологии самым частоиспользуемым. Он применяется, если другие методы оказались не действенны. Операция состоит в том, что врач продольно надрезает ткань в трех местах, а затем сшивает в поперечном направлении.

Профилактическими мерами для предотвращения фимоза могут быть: во-первых, регулярный урологический осмотр. А также гигиена половых органов.

возврат к списку

Специалисты направления

о специалисте

Саидов Саид Чамсулвараевич

Врач уролог-андролог

Стоимость услуг

Консультации

Первичная консультация врача уролога	1 400	1 400
Повторная консультация врача уролога	1 150	1 300
Первичная консультация врача уролога (врача высшей категории / ведущего специалиста / почетного члена врачебных ассоциаций / к. м.н)		1 900
Повторная консультация врача уролога (врача высшей категории / ведущего специалиста / почетного члена врачебных ассоциаций / к.м.н)		1 700

Диагностика

УЗИ почек и мочевого пузыря с определением объема остаточной мочи		1 300
УЗИ мочевого пузыря с определением объема остаточной мочи		900
УЗИ мочевого пузыря		800
УЗИ мошонки (яички, придатки яичек)		1 000

Анализы

Общий анализ крови с лейкоцитарной формулой (с СОЭ)		420
Фемофлор 16 показателей		1 990
Микроскопическое (бактериоскопическое) исследование мазка		350
Общий анализ крови без лейкоцитарной формулы (с СОЭ)		340
Андрофлор		1 990
Андрофлор скрин		1 550

Манипуляции

Массаж предстательной железы лечебный		500
Инъекционная карбокситерапия интимных зон		2 000
Инстилляция мочевого пузыря		750
Циркумцизио (обрезание)		16 000
Инстилляция уретры		550
Катетеризация мочевого пузыря		550
Инфильтрационная анестезия (блокада семенного канатика)		1 000
Инъекции в половой член		450
Удаление полипа уретры		3 000
Френулотомия		1 600
Замена цистостомического дренажа (без стоимости катетера)		800
Удаление папиллом, кондилом (1 элемент) радиохирургическим методом в области половых органов		900
Удаление папиллом, кондилом (1 зона 1 кв. см) радиохирургическим методом в области половых органов		2 500

Комплексы

Комплексное обследование мужчин зрелого возраста	9 480	8 490
Check-UP — Мужчины	16 990	15 900
Комплексное обследование мужчин фертильного возраста	14 770	12 900

Записаться на прием

Статьи по теме

Простатит или аденома? Пройдите обследование у уролога и убедитесь, что это не рак Аденома простаты. Причины появления, симптомы, лечение Эректильная дисфункция излечима Псориаз. Симптомы и лечение Женская урология

За пределами точки Коулсона-Фишера: характеристика CI одиночного возбуждения и TDDFT для возбужденных состояний при диссоциации одинарных связей

За пределами точки Коулсона-Фишера: характеристика CI одиночного возбуждения и TDDFT для возбужденных состояний при диссоциации одинарных связей†

Диптарка Хайт, ‡* ^a Адам Реттиг‡* ^и и Мартин Хед-Гордон * ^аб

Принадлежности автора

* Соответствующие авторы

^и Центр теоретической химии Кеннета С.

Питцера, химический факультет Калифорнийского университета, Беркли, Калифорния 94720, США
Электронная почта: [email protected], [email protected], [email protected]

^б Отдел химических наук, Национальная лаборатория Лоуренса Беркли, Беркли, Калифорния 94720, США

Аннотация

Линейная теория функционала плотности, зависящая от времени отклика (TDDFT), которая основана на одиночном взаимодействии конфигураций (CIS) и TD-Hartree-Fock (TDHF), является наиболее широко используемым классом методов квантовой химии в возбужденном состоянии и часто используется для изучения фотохимических процессов.

процессы. В этой статье изучается поведение результирующих поверхностей потенциальной энергии возбужденного состояния за пределами точки Коулсона-Фишера (CF) при диссоциации одинарных связей, когда оптимальный эталонный детерминант является спин-поляризованным. Многие возбужденные состояния имеют резкие перегибы в точке CF и связаны с разными пределами диссоциации через зону нефизической вогнутой кривизны. В частности, неограниченный M _S = 0 низший триплет T ₁ меняет свой характер и не диссоциирует на фрагменты основного состояния. Неограниченные состояния M _S = ±1 T ₁ CIS лучше приближаются к физическому пределу диссоциации, но их вырождение нарушается за пределами точки CF для большинства диссоциаций одинарной связи. С другой стороны, M _S = ±1 T ₁ Состояния TDHF достигают асимптоты слишком рано, сливаясь с основным состоянием, начиная с точки CF. Использование функционалов локальной обменной корреляции приводит к тому, что M _S = ±1 T ₁ состояния TDDFT напоминают их нефизические M _S = 90,43 2-орбитальная 2-электронная модель системы минимального базиса H ₂ подвергается аналитической обработке, чтобы понять происхождение этих проблем, и показывает, что отсутствие двойных возбуждений лежит в основе этих замечательных наблюдений. Поведение поверхностей возбужденного состояния также исследуется численно для таких частиц, как H ₂ , NH ₃ , C ₂ H ₆ и LiH в расширенных базовых наборах.

• Эта статья входит в тематические подборки: Выбор редактора PCCP, ГОРЯЧИЕ статьи PCCP 2020 и 2019 гг.

14.

7: Флуоресценция и фосфоресценция — Химия LibreTexts

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Идентификатор страницы

41400

Синглетное и триплетное возбужденное состояние

Чтобы понять разницу между флуоресценцией и фосфоресценцией, необходимо знать спин электрона и различия между синглетным и триплетным состояниями. Принцип исключения Паули гласит, что два электрона в атоме не могут иметь одинаковые четыре квантовых числа (\(n\), \(l\), \(m_l\), \(m_s\)) и только два электрона могут находиться в каждом атоме. орбитальные, где они должны иметь противоположные спиновые состояния. Эти противоположные спиновые состояния называются спиновыми парами. Из-за этого спинового спаривания большинство молекул не проявляют магнитного поля и являются диамагнитными. В диамагнитных молекулах электроны не притягиваются и не отталкиваются статическим электрическим полем. Свободные радикалы являются парамагнитными, потому что они содержат неспаренные электроны, имеют магнитные моменты, которые притягиваются к магнитному полю.

Синглетное состояние определяется, когда все электронные спины спарены в молекулярном электронном состоянии, и электронные энергетические уровни не расщепляются, когда молекула подвергается воздействию магнитного поля. Дублетное состояние возникает, когда имеется неспаренный электрон, который дает две возможные ориентации при воздействии магнитного поля и сообщает системе различную энергию. Синглет или триплет могут образовываться, когда один электрон возбуждается на более высокий энергетический уровень. В возбужденном синглетном состоянии электрон продвигается в той же ориентации спина, что и в основном состоянии (спаренном). В возбужденном триплете продвигаемый электрон имеет ту же ориентацию спина (параллельную) другому неспаренному электрону. Разница между спинами основного синглета, возбужденного синглета и возбужденного триплета показана на рисунке \(\PageIndex{1}\). Синглет, дублет и триплет получаются с использованием уравнения множественности 2S+1, где S — общий спиновой угловой момент (сумма всех спинов электронов). Отдельные вращения обозначаются как вращение вверх (s = +1/2) или вращение вниз (s = -1/2). Если бы мы рассчитали S для возбужденного синглетного состояния, уравнение было бы 2(+1/2 + -1/2)+1 = 2(0)+1 = 1, поэтому центральная орбиталь на рисунке синглетное состояние. Если рассчитать спиновую кратность для возбужденного триплетного состояния, мы получим 2(+1/2 + +1/2)+1 = 2(1)+1 =3, что, как и ожидалось, дает триплетное состояние.

Рисунок \(\PageIndex{1}\): Спин в основном и возбужденном состояниях

Разница между молекулой в основном и возбужденном состояниях заключается в том, что электроны диамагнитны в основном состоянии и парамагнитны в триплетном состоянии. Эта разница в спиновом состоянии делает переход из синглетного в триплетный (или из триплетного в синглетный) более маловероятным, чем переходы из синглетного в синглетный. Этот синглетный переход в триплетный (или обратный) включает изменение электронного состояния . По этой причине время жизни триплетного состояния больше синглетного примерно на 10 ⁴ секунд кратная разница. Излучение, вызывающее переход из основного в возбужденное триплетное состояние, имеет низкую вероятность возникновения, поэтому их полосы поглощения менее интенсивны, чем поглощение в синглет-синглетном состоянии. Возбужденное триплетное состояние может быть заселено из возбужденного синглетного состояния определенных молекул, что приводит к фосфоресценции. Эти множественности спинов в основном и возбужденном состояниях могут быть использованы для объяснения перехода в молекулах фотолюминесценции с помощью диаграммы Яблонского.

Диаграммы Яблонского

Диаграмма Яблонского, показанная ниже, представляет собой диаграмму частичной энергии, которая представляет энергию фотолюминесцентной молекулы в ее различных энергетических состояниях. Самая нижняя и самая темная горизонтальная линия представляет собой электронную энергию основного состояния молекулы, которая является синглетным состоянием, обозначенным как \(S_o\). При комнатной температуре большинство молекул в растворе находится в этом состоянии.

Рисунок \(\PageIndex{2}\): Частичная диаграмма Яблонского для поглощения, флуоресценции и фосфоресценции. от Билла Ройша.

Верхние линии представляют энергетическое состояние трех возбужденных электронных состояний: S ₁ и S ₂ представляют собой электронное синглетное состояние (слева), а T ₁ представляет собой первое электронное триплетное состояние (справа). Верхняя самая темная линия представляет собой основное колебательное состояние трех возбужденных электронных состояний. Энергия триплетного состояния ниже, чем энергия соответствующего синглетного состояния.

Существует множество колебательных уровней, которые могут быть связаны с каждым электронным состоянием, обозначенным более тонкими линиями. Абсорбционные переходы (голубые линии на рисунке \(\PageIndex{2}\)) могут происходить из основного синглетного электронного состояния (S _o ) на различные колебательные уровни в синглетно-возбужденных колебательных состояниях. Переход из основного синглетного электронного состояния в триплетное маловероятен, поскольку спин электрона параллелен спину в его основном состоянии (рис. \(\PageIndex{1}\)). Этот переход приводит к изменению множественности и, таким образом, имеет низкую вероятность возникновения, что является запрещенным переходом . Молекулы также подвергаются колебательной релаксации, чтобы потерять любую избыточную колебательную энергию, которая остается при возбуждении в электронные состояния (\(S_1\) и \(S_2\)), как показано волнистыми линиями на рисунке \(\PageIndex{2}\) . Знание запрещенного перехода используется для объяснения и сравнения пиков поглощения и излучения.

Релаксация и флуоресценция

Иногда, когда частицы в возбужденном состоянии релаксируют, испуская фотон, длина волны фотона отличается от той, которая первоначально привела к возбуждению. Когда это происходит, фотон неизменно смещается в красную сторону; его длина волны больше исходной. Эта ситуация называется «флуоресценцией».

Как же так? Разве энергия не квантуется? Как молекула вдруг получает комиссию за энергию, которую принес с собой первоначальный фотон? Это несоответствие связано с принципом Франка-Кондона с предыдущей страницы. Когда электрон переходит в электронно-возбужденное состояние, он также часто оказывается в возбужденном колебательном состоянии. Таким образом, часть энергии, затраченной на электронное возбуждение, немедленно переходит в колебательную энергию. Однако вибрационная энергия распространяется не только фотонами. Его можно получить или потерять за счет молекулярных столкновений и теплообмена.

Электрон может просто немедленно снова упасть; фотон будет излучаться с точно такой же длиной волны, что и тот, который был ранее поглощен. С другой стороны, если молекула релаксирует в более низкое колебательное состояние, часть этой начальной энергии будет потеряна в виде тепла. Когда электрон релаксирует, расстояние до основного состояния становится немного короче. Испущенный фотон будет иметь меньшую энергию и большую длину волны, чем первоначальный.

Как молекула подвергается колебательной релаксации? Энергия колебаний — это энергия, используемая для удлинения или укорачивания связей, а также для расширения или сжатия углов связей. При наличии достаточно большой молекулы часть этой колебательной энергии может быть передана длинам связей и углам, расположенным дальше от электронного перехода. В противном случае, если молекула мала, она может передать часть своей энергии при столкновениях с другими молекулами.

Примечание

Существует множество примеров передачи энергии таким способом в повседневной жизни. В игре в бильярд один бильярдный шар может передавать свою энергию другому, отправляя его в лузу. Барри Бондс может передавать значительное количество энергии через свою биту в бейсбольный мяч, отправляя его за пределы парка, точно так же, как Серена Уильямс может посылать много энергии обратно в свою сестру.

Упражнение 1

Как энергия электронного поглощения соотносится с другими процессами? Чтобы выяснить это, вы можете рассмотреть возбуждение целого моля молекул, а не отдельной молекулы, поглощающей один фотон. Рассчитайте энергию в кДж/моль для следующих переходов.

1. поглощение при 180 нм (ультрафиолетовое)
2. поглощение при 476 нм (синий)
3. поглощение при 645 нм (красный)

Упражнение 2

Как энергия возбуждения между колебательными состояниями соотносится с энергией электронного возбуждения? Обычно инфракрасное поглощение указывается в см ^-1 , что выглядит просто как величина, обратная длине волны в см. Поскольку длина волны и частота обратно пропорциональны, волновые числа считаются единицей частоты. Рассчитайте энергию в кДж/моль для следующих переходов.

1. абсорбция при 3105 см ^-1
2. абсорбция при 1695 см ^-1
3. абсорбция на 963 см ^-1

В молекулах, когда одна молекула переходит в более низкое колебательное состояние, другая перескакивает в более высокое колебательное состояние с энергией, которую она получает. На рисунке ниже красная молекула находится в электронно-возбужденном и колебательном состоянии. При столкновении он передает часть своей колебательной энергии синей молекуле.

Безызлучательные переходы: внутренняя конверсия

Если электроны могут переходить в более низкое энергетическое состояние и выделять немного энергии за раз, перескакивая на все более низкие колебательные уровни, должны ли они испускать гигантский фотон совсем? Может быть, они могут расслабиться вплоть до основного состояния с помощью вибрационной релаксации. Это, безусловно, так. При большом количестве колебательных энергетических уровней и возбужденном состоянии с достаточно низкой энергией, так что некоторые из его более низких колебательных уровней перекрываются с некоторыми из более высоких колебательных уровней основного состояния, электрон может прыгать из одного состояния в другое, без испускания фотона.

Это событие называется «безызлучательным переходом», потому что оно происходит без испускания фотона. Электрон просто соскальзывает из низкоколебательного состояния возбужденного электронного состояния в высококолебательное состояние основного электронного состояния. Если электрон просто продолжает сбрасывать один колебательный уровень обратно в основное состояние, этот процесс называется «внутренней конверсией» .

Внутреннее преобразование имеет важные последствия. Поскольку поглощение УФ и видимого света может привести к переходу энергии в колебательные состояния, большая часть энергии, поглощаемой из этих источников, преобразуется в тепло. Это может быть хорошо, если вы оказались морской игуаной, пытающейся согреться на солнце после погружения в ледяной Тихий океан. Это также может быть сложной задачей, если вы химик-технолог, пытающийся масштабировать фотохимическую реакцию для коммерческого производства фармацевтического препарата, потому что вы должны убедиться, что система имеет адекватное охлаждение.

Безызлучательные переходы: межсистемное пересечение

Существует очень похожее событие, называемое «межсистемным пересечением», которое приводит к тому, что электрон попадает между возбужденным состоянием и основным состоянием. Точно так же, как мало-помалу колебательная релаксация может вернуть электрон обратно на энергетическую поверхность основного состояния, она также может привести электрон в промежуточные по энергии состояния.

Например, предположим, что органическая молекула подвергается электронному возбуждению. Как правило, органические молекулы не имеют неспаренных электронов. Их основное состояние является синглетным. Согласно одному из наших правил отбора для электронного возбуждения, в возбужденном состоянии также не должно быть неспаренных электронов. Другими словами, спин возбужденного электрона после возбуждения такой же, как и до возбуждения.

Однако это не самое низкое возможное энергетическое состояние для этого электрона. Когда мы думаем о заполнении атомных орбит, существует правило, которое управляет спином электронов на вырожденных орбиталях: в самом низком энергетическом состоянии спинов достигает максимального значения (правило Хунда). Другими словами, когда мы рисуем конфигурацию валентных электронов азота, мы показываем три p-электрона азота, каждый из которых находится на своей собственной орбитали с параллельными спинами.

Изображение с тремя неспаренными электронами, все с параллельными спинами, показывает азот в состоянии квартета спинов. Направление одного из этих спинов в другую сторону приведет к другому состоянию вращения. Одна пара электронов на p-уровне была бы спаренной по спину, один вверх и один вниз, даже если они находятся на разных p-орбиталях. Это оставило бы один электрон без противоположного партнера. Азот будет находиться в состоянии дублетного спина. Это не то, что происходит. Спиновое состояние слева равно ниже по энергии, чем состояние справа. Это всего лишь одно из правил квантовой механики ( правило Хунда ): максимизировать спин, когда орбитали заняты по одному.

То же самое и в молекуле с более низким по энергии триплетным состоянием, чем синглетное. Почему электрон не возбудился до триплетного состояния? Это против правил. Но колебательное скольжение в триплетное состояние из синглетного возбужденного состояния не является таковым, потому что оно не связано с поглощением фотона.

Межсистемное пересечение может иметь важные последствия в химии реакций, поскольку оно позволяет получить доступ к триплетным состояниям, которые обычно недоступны во многих молекулах. Поскольку триплетные состояния имеют неспаренные электроны, их реакционная способность часто характеризуется радикальными процессами. Это означает, что через этот процесс можно получить доступ к дополнительному набору реакций.

Фосфоресценция: безызлучательный переход с последующей эмиссией

Межсистемное пересечение — один из способов, которым система может оказаться в триплетном возбужденном состоянии. Хотя это состояние имеет более низкую энергию, чем синглетное возбужденное состояние, к нему нельзя получить прямой доступ через электронное возбуждение, поскольку это нарушило бы правило спинового отбора (\Delta S=0\). Однако именно здесь застревает электрон. Быстрый путь обратно на дно — это испускание фотона, но поскольку это связано с изменением спинового состояния, это запрещено. Реально говоря, это означает, что это занимает много времени. Под «долгим временем» мы могли бы подразумевать несколько секунд, несколько минут или, возможно, даже часов. В конце концов, электрон может снова упасть вниз, что сопровождается испусканием фотона. Эта ситуация называется «фосфоресценцией».

Молекулы, обладающие фосфоресценцией, часто добавляют в игрушки и рубашки, чтобы они светились в темноте.

Авторы и ссылки

• Крис П. Шаллер, доктор философии, (Колледж Святого Бенедикта / Университет Святого Иоанна)

---

1. Наверх

• Была ли эта статья полезной?

1. Тип изделия

   Раздел или страница

   Лицензия

   CC BY-NC-SA

   Версия лицензии

   4,0

   Показать страницу TOC

   № на стр.