《紫外的光谱法》PPT课件

M + 荧光或磷光
E1 （△E） E2
E = E2 - E1 = h
量子化 ；选择性吸收;
分子结构的复杂性使其对不同波 长光的吸收程度不同；
用不同波长的单色光照射，测吸光
度— 吸收曲线与最大吸收波长 max； 光的互补：蓝 黄
紫外光谱图
紫外光谱图是由横坐 标、纵坐标和吸收曲 线组成的。
本章主要讲授紫外（紫外-可见）光谱。
二、紫外可见吸收光谱
1．光的基本性质
光是一种电磁波，具有波粒二象性。光的波动性可用
波长、频率、光速c、波数（cm-1）等参数来描述： = c ； 波数 = 1/ = /c
光是由光子流组成，光子的能量：
E=h=hc/
（Planck常数：h=6.626 × 10 -34 J × S )
紫外光谱：以波长10~400nm的电磁波照射物质分子，即以 紫外光照射物质分子，由分子的电子能级跃迁而产生的光谱 叫紫外光谱。紫外光谱是电子光谱的一部分，可见光谱也是 电子光谱，电子光谱是由电子跃迁而产生的吸收光谱的总称。
2. 物质对光的选择性吸收及吸收曲线
M + h M*
M +热
基态
激发态
对甲苯乙酮的紫外光谱图
横坐标表示吸收光的波长，用nm（纳米）为单位。 纵坐标表示吸收光的吸收强度，可以用A(吸光度)、
T(透射比或透光率或透过率)、1-T(吸收率)、(吸收系数)
中的任何一个来表示。
吸收曲线表示化合物的紫外吸收情况。曲线最大吸收
峰的横坐标为该吸收峰的位置，纵坐标为它的吸收强度。
红外吸收光谱：分子振动光谱，吸收光波长范围 2.51000 m ,主要用于有机化合物结构鉴定。
紫外吸收光谱：电子跃迁光谱，吸收光波长范围 200400 nm（近紫外区） ，可用于结构鉴定和定量分析。
可见吸收光谱：电子跃迁光谱，吸收光波长范围 400750 nm ，主要用于有色物质的定量分析。
远紫外区10 - 200 nm （真空紫外区）
远紫外区（10~200nm）：在此波长范围内，大气有吸收， 必须在真空条件下操作，普通仪器观察不到，对仪器要求高， 远紫外也叫真空紫外区，所以远紫外区在普通有机化合物机 构分析上没有应用。
近紫外区（200~400nm）：在此波长范围内，玻璃有吸收， 一般用石英比色器，因此称近紫外区为石英紫外区，近紫外 区最为有用，通常所谓的紫外光谱就是指近紫外区的光谱。
三．紫外光谱的产生、特征：
1．紫外光谱的产生 主要是因为物质分子的能量具有量子化的特征（即物质
分子的能量具有不连续的特征）。一个分子有一系列能级， 其中包括许多电子能级，分子振动能级以及分子转动能级。
分子的总能量由以下几种能量组成：
电子自旋 微波波谱
E总 = Ee + Ev + Er
电子能
振动能
产生吸收光谱位于远红外区。远红外光谱或分子转动光谱；
（2）振动能级的能量差Δ Ev约为：0.05～１eV，跃迁产
生的吸收光谱位于红外区，红外光谱或分子振动光谱；
（3）电子能级的能量差Δ Ee较大1～20eV。电子跃迁产生
的吸收光谱在紫外—可见光区，紫外—可见光谱或分子的电 子光谱。
讨论
（4）吸收光谱的波长分布是由产生谱带的跃迁能级间的 能量差所决定，反映了分子内部能级分布状况，是物质定性 的依据。 （5）吸收谱带强度与分子偶极矩变化、跃迁几率有关， 也提供分子结构的信息。通常将在最大吸收波长处测得的摩 尔吸光系数εmax也作为定性的依据。不同物质的λmax有时可能 相同，但εmax不一定相同； （6）吸收谱带强度与该物质分子吸收的光子数成正比， 定量分析的依据。
即 E＝Ee+Ev+Er ΔΕe>ΔΕv>ΔΕr
紫外-可见光谱属于电 子跃迁光谱。
电子能级间跃迁的同时 总伴随有振动和转动能级间 的跃迁。即电子光谱中总包 含有振动能级和转动能级间 跃迁产生的若干谱线而呈现 宽谱带。
0.05eV以下
1-20eV 0.05-10eV
讨论Байду номын сангаас
（1）转动能级间的能量差Δ Er：0.005～0.050eV，跃迁
按量子力学，其关系为：
v c cv

式中： ν 为频率，单位为 Hz
c 为光速，其量值 = 3×1010cm.s-1
λ_ v
为波长 (cm)，也用nm作单位(1nm=10-7 1cm长度中波的数目，单位cm-1
cm)
微粒性：可用光量子的能量来描述：
E hv hc

式中： E 为光量子能量，单位为 J h 为Planck 常数，其量值为 6.63 × 10-34 J s-1
该式表明：分子吸收电磁波，从低能级跃迁到高能级，其吸收光的频
率与吸收能量的关系。由此可见，与E，v 成反比，即 ↓，v↑(每秒的振动
次数↑)，E↑。
光的波长越短（频率越高），其能量越大。 白光(太阳光)：由各种单色光组成的复合光。 单色光：单波长的光 (由具有相同能量的光子组成) 可见光区：400-750 nm 紫外光区：近紫外区200 - 400 nm
吸收曲线的讨论：
同一种物质对不同波长光的吸光度 不同。吸光度最大处对应的波长称为 最大吸收波长λmax
不同浓度的同一种物质，其吸收曲 线形状相似λmax不变。而对于不同物 质，它们的吸收曲线形状和λmax则不 同。
吸收曲线可以提供物质的结构信息，并作为物质定性分析的依据 之一。
不同浓度的同一种物质，在某一定波长下吸光度 A 有差异，在 λmax处吸光度A 的差异最大。此特性可作为物质定量分析的依据。 在λmax处吸光度随浓度变化的幅度最大，所以测定最灵敏。吸收 曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依据。
一、概述
基于物质光化学性质而建立起来的分析方法称之为光化 学分析法。 分为:光谱分析法和非光谱分析法。
光谱分析法是指在光（或其它能量）的作用下，通过测 量物质产生的发射光、吸收光或散射光的波长和强度来进行 分析的方法。
吸收光谱分析 发射光谱分析 分子光谱分析 原子光谱分析
概述:
在光谱分析中，依据物质对光的选择性吸收而建立起来 的分析方法称为吸光光度法,主要有:
转动能
紫外光谱 可见光谱
红外光谱 所需能量较低，波长较长
物质分子内部三种运动形式： （1）电子相对于原子核的运动 （2）原子核在其平衡位置附近的相对振动 （3）分子本身绕其重心的转动
分子具有三种不同能级：电子能级、振动能级和转动能级 三种能级都是量子化的，且各自具有相应的能量 分子的内能：电子能量Ee 、振动能量Ev 、转动能量Er