希土類のEu2+とEu3+それぞれのエネルギーバンド図は？

質問

どうなのでしょうか？
Eu2+ は、4fと5d軌道が近いために、バンド状のエネルギー準位になるそうです。なぜなんですか？近いと、何がどう関与して、バンド準位になるのですか？許容遷移というらしいです。
あと、Eu3+は、4fと4fの相互作用により、バンドではなく、線状になるらしいのですが、なぜなんでしょうか？禁制遷移というらしいです。

本当に困ってます。何卒、よろしくお願いします！！！m(_ _)m

回答No.1

leo-ultra

発光はおうおうにして、エネルギーが比較的低いところまで緩和してきてから発光が起こります。Eu２価の場合、４ｆと５ｄはエネルギー的に近いので、そこまでエネルギーが緩和してきて、最後に５ｄ－４ｆ間で発光遷移するのです。

この場合、この遷移は許容遷移（対称性が１個ちがいは許容）なので線幅は広くなります。さらに５ｄは外に広がっているので、原子の外の外乱（格子振動とか）の影響を受けてさらに広がるかもしれません。

３価の場合、５ｄ状態ははるか上の方にあるので、発光には寄与せず、４ｆから４ｆへの遷移が発光になります。４ｆ同士と同じ対称性なので禁制遷移です。さらに４ｆは原子の中の方にあり、ｓｐ電子によって遮蔽されているので、比較的原子的な線幅の狭い発光が得られます。といっても原子に比べればだいぶ広い。