Níže je uvedena stránka z Clayden Organic Chemistry 2ed.
Jak a proč skutečně dochází k převrácení rotace během srážky s molekulami rozpouštědla?
Níže je uvedena stránka z Clayden Organic Chemistry 2ed.
Jak a proč skutečně dochází k převrácení rotace během srážky s molekulami rozpouštědla?
V těchto reakcích nepozorujete optické přechody mezi singletem a triplety, ale interkonverzi stavu tripletů do singletů v soutěži s rotací části molekuly. Pouze v singletu může být vytvořena vazba, protože každý elektron má jedinečnou sadu kvantových čísel. Protože nejsou zapojeny žádné fotony, je nutné, aby se hladiny tripletů a singletů účinně vyrovnaly v energii, než může dojít k přechodu. K tomu tedy musí dojít k nějakému rušení, které se musí přizpůsobit jedné jednotce změny momentu hybnosti, rozdílu mezi singlety a triplety.
Může být užitečné vizualizovat singletové trojčata & pomocí vektorového modelu. Toto je uvedeno níže. Šipky ukazují vektory rotace dvou elektronů ve stavu tripletů a singletů.
Stav tripletů odpovídá třem obrázkům vlevo a singletu vpravo. Pokud se podíváte na triplet s $ m_s = 0 $, uvidíte, že k jeho převodu na singlet stačí pouze fázování točení z paralelního na antiparalelní.
Ve studovaných diradikálech jsou elektrony od sebe dost vzdálené, takže jejich interakce je slabá a rozdíl v energii mezi singletem a tripletem malý. To znamená, že pouze malá porucha může způsobit přechod mezi úrovněmi. To může být například produkováno vnějším magnetickým polem, které zvyšuje a snižuje různé podúrovně tripletové energie a dosahuje tak energii singletu. Blízká molekula rozpouštědla může produkovat tuto poruchu energie, protože má také elektrony a bude se rozptylovat rotací a translačním pohybem, tj. Produkovat časově a prostorově se měnící magnetické pole.
Podobně diradikál rotuje s pohybem celého těla stejně jako jeho segmenty, a přitom představuje odlišnou orientaci elektronů na magnetické pole Země, což může také vyvolat změny energetických hladin a křížení tripletů a singletů. Tyto interakce budou také muset zahrnovat orbitální moment hybnosti.
Časová stupnice pro rotaci bude sub-nanosekundová (ve většině běžných mobilních rozpouštědel), ale jen příležitostně dojde k narušení současně s tím, jak jsou skupiny proximální, protože segmentová rotační difúze je bude hlavně udržovat oddělené a nízká frekvence poruch dostatečné velikosti a právě zmíněný geometrický požadavek pravděpodobně zpomalí reakce.