1.1 紫外-可见吸收光谱基础
紫外光谱总结
第1章紫外光谱紫外可见光谱(Ultraviolet and Visible Spectroscopy, UV-Vis)是由分子吸收能量激发价电子或外层电子跃迁而产生的电子光谱。
其波长范围为10~800 nm,又可以细分为三个波段:可见光区(400~800nm):有色物质在此区段有吸收;近紫外区(200~400nm):芳香族化合物或具有共轭体系的物质在此区域有吸收;远紫外区/真空紫外区(10~200nm):空气中的O2、N2、CO2和水蒸气在此区域有吸收,对测定有干扰,需要在真空条件下测定。
近紫外区是紫外光谱的主要研究对象,即通常所说的紫外光谱。
市售的紫外分光光度计测试波段较宽,一般包括紫外和可见光谱范围。
由于分子中价电子能级跃迁的同时伴随着振动能级和转动能级的跃迁,电子光谱通常不是尖锐的吸收峰,而是一些平滑的峰包,如图1所示。
图1紫外-可见吸收光谱(S. He, G. S. Wang, C. Lu, X. Luo, B. Wen, L. Guo and M. S. Cao, ChemPlusChem, 2013, 78,250-258.)1.1 紫外光谱的基本原理1.1.1 紫外吸收的产生光是电磁波,其能量(E)的高低可以用波长()或频率()来表示:式中:c——光速();h——普朗克(Planck)常量()光子的能量与波长成反比,与频率成正比,即波长越长,能量越低;频率越高,能量越高。
表1列出了不同电磁波段的相应波长范围以及分子吸收不同能量电磁波所能激发的分子能级跃迁。
波长范围波谱区名称跃迁类型光谱类型0.0005~0.1nm γ射线原子核反应莫斯鲍尔谱0.1~10nm X射线内层电子X射线电子能谱10~200nm 远紫外外层电子真空紫外吸收光谱200~400nm 近紫外外层电子紫外可见吸收光谱400~760nm 可见外层电子0.76~2.5μm近红外分子振动红外吸收光谱、拉曼光谱2.5~50μm中红外分子振动、转动50~1000μm远红外分子振动、转动0.1~100cm 微波分子转动电子自旋电子自旋共振1~1000m 无线电波原子核自旋核磁共振1.1.2 朗伯-比尔定律朗伯-比尔定律是吸收光谱的基本定律,也是吸收光谱定量分析的理论基础。
第一章紫外-可见吸收光谱法教程
不同波长光线的复合光带。
波长与吸光度关系示意图
(2)与仪器有关的因素
波段A:吸光度相差不大,吸光
度A的综合值的线性关系好. 波段B:吸光度相差很大,吸光 度A的综合值与浓度C未必成正 比,A-C曲线就不呈线性 。
波长与吸光度关系示意图
1.1.4 怎样避免这种偏离?
1.2.2.2 电荷转移跃迁
某些分子同时具有电子给予体部分和电子接受体部 分,在外来辐射激发下会吸收紫外或可见光,使电子从 给予体外层轨道向接受体的电子轨道跃迁,产生电荷转
移跃迁。
D A D A
hv
电子给体
电子受体
40
1.2.2.2 电荷转移跃迁
R1 R2 R1 R2
N
h
N
电子受体
26
1.2 紫外-可见吸收光谱
紫外-可见吸收光谱是基于分子内电子跃800 nm (UV 200380,VIS 380-800 nm)光区内的,灵敏度和选择性 较好。
涉及分子内外层电子(或价电子)的能级跃迁。 分子在紫外-可见区的吸收与其电子结构紧密相关。
E=E E hv h c
'
∆E--能量,J;
h--普朗克常数(4.136×10-15eV· s)
λ --光的波长,cm; v --频率,Hz;
30
c --光速(2.998×1010cm/s)
1.2.1 分子吸收光谱的形成
运动的分子外层电子---吸收外来辐射--产生电子能级跃迁---分子的电子光谱。
第一章 紫外-可见
吸收光谱法
Ultraviolet-Visible Absorption Spectrometry,UV-VIS
紫外可见吸收光谱法原理_概述解释说明
紫外可见吸收光谱法原理概述解释说明1. 引言1.1 概述紫外可见吸收光谱法是一种广泛应用于化学分析、生物医药和材料科学等领域的分析技术。
它通过检测样品吸收紫外或可见光的能力,可以确定样品中存在的化合物或物质的浓度。
紫外可见吸收光谱法基于原子、离子或分子在特定波长范围内对电磁辐射的选择性吸收现象,利用这种吸收现象可以获得样品所具有的信息。
本文将对紫外可见吸收光谱法的原理进行详细介绍,并探讨其在化学分析、生物医药和材料科学中的应用。
1.2 文章结构本文共分为五个部分:引言、紫外可见吸收光谱法原理、紫外可见吸收光谱应用领域、实验方法与操作步骤以及结论和展望。
1.3 目的本文旨在向读者介绍紫外可见吸收光谱法的基本原理以及其在不同领域中的应用。
通过阐述紫外可见吸收光谱法的操作方法和实验步骤,希望能为初学者提供一份清晰的指南,使其能够准确、有效地应用该技术进行分析。
同时,我们将对紫外可见吸收光谱法的局限性进行讨论,并展望其未来在科学研究和实际应用中的发展方向。
2. 紫外可见吸收光谱法原理:2.1 光谱的基本概念:光谱是指将某物质在不同波长范围内对电磁辐射的吸收、发射或散射进行分析和测量的方法。
根据电磁辐射的能量不同,可将光谱分为紫外光谱、可见光谱和红外光谱等。
其中,紫外可见吸收光谱法利用物质对紫外及可见光区域(200-800 nm)的吸收特性进行定量和定性分析。
2.2 紫外可见吸收光谱的原理:紫外可见吸收光谱法是通过物质吸收特定波长范围内电磁辐射而产生的能级跃迁来进行分析。
当样品受到入射光线照射后,样品中的某些化学成分会吸收特定波长范围内的能量,并转为高能态。
这些化学成分在高能态时可能会跃迁至更高能级或离子化状态,从而使入射光线中特定波长的能量被吸收,形成明显的吸收峰。
根据琴斯定律(Lambert-Beer定律),光的吸收与样品中物质浓度成正比。
因此,通过测量入射光和透射光之间的吸收差异,可以推算出样品中特定化合物的浓度。
波谱分析第6章 紫外可见光谱(1)
图 分子轨道的能级和电子跃迁类型
s*
*
E
n
s
跃迁能量大小:
σ→σ* > n →σ* > π→π* > n→π*
仅在远紫外区可能观察到它们的吸收峰。
杂原子非键轨道中的电子向σ*轨道的跃迁,一般在 200 nm左右。
电子由成键轨道向*轨道的跃迁。如具有一个孤 立键的乙烯,跃迁的吸收光谱约在165 nm。分子中 如有两个或多个键处于共轭的关系,则这种谱带将 随共轭体系的增大而向长波方向移动。
max
254nm
270nm
红移和蓝移 增色效应与减色效应
最大吸收波长(λmax);在峰旁边一个小 的曲折称为肩峰;在吸收曲线的波长最 短一端,吸收相当大但不成峰形的部分 称为末端吸收。整个吸收光谱的形状是
鉴定化合物的标志。
吸收带分类
根据电子和轨道的种类,可以把吸收谱带分为四 类: K 吸收带、R 吸收带、B 吸收带和 E 吸收带。
图 (a) Frank-Condon原理示意图
(b) 紫外光谱的精细结构
6.1.2 电子跃迁选择定则(Selection rule)
跃迁必须遵守选择定则
理论上,允许的跃迁,跃迁几率大,吸收强度高( max大);禁阻的跃迁,
跃迁几率小,吸收强度低或者观察不到。 实际上禁阻的跃迁也可以观察到,只是其强度要比允许跃迁要小得多。
紫外-可见光谱分析
6.1.1紫外-可见光谱的基本原理
紫外-可见吸收光谱(UV-VIS) 分子吸收10~800nm光谱区的电磁波而产生的吸收光谱。该数 量级能量的吸收,可导致分子的价电子由基态(S0)跃迁至高能 级的激发态(S1, S2, S3, …) 紫外-可见光区分为三个区域:
第1节 紫外吸收光谱基本原理.
溶液为真溶液(无溶质、溶剂及悬浊物引起的散射)
吸收过程中,吸收物质的行为互不相关
00:02:25
7. 偏离比尔定律的原因(局限性)
(1) 物理因素的影响
溶液浓度高时偏离比尔定律,原因是:
a)由于分子间的相互作用。高浓度时,吸 收质点靠得很近,会互相影响对方的电荷
分布,使吸收质点对某一给定波长光的吸
00:02:25
(4) 其他影响因素
溶剂: I2-四氯化碳(呈紫色); I2-乙醇(呈棕色)
光效应:
散射(胶态溶液)、荧光等
00:02:25
二、有机化合物的紫外-可见吸收光谱
常用术语
生色团:一般将含有不饱和键的基团称为生色团(发色团)。 简单的生色团由双键或叁键体系组成,如乙烯基、羰基、 亚硝基、偶氮基—N=N—、乙炔基、腈基—C≡N等。 助色团:是指本身没有生色功能,但与生色团相连时,能
00:02:25
(3)炔烃
炔C≡C,在173nm有一个弱的π→π*跃迁吸收带
,共轭后,波长增大,ε增大。共轭多炔有两组主要 吸收带,每组吸收带由几个亚带组成。长波处吸收带 的强度较弱。 λmax 207 234 εmax 135000 281000 λmax 268 306 εmax 200 180
2,4,6-辛三炔 2,4,6,8-癸四炔
00:02:25
(4)羰基化合物
饱和醛、酮 ( Y=H,R ) 可以产生s→s*、 n→s*、n→p*和p→p* 四种跃迁,
但其中σ→π*、π→σ*跃迁 的几率很小,一般都不考虑
E
p*
K E ,B R
n
。
p
s
00:02:25
1.σ→σ*跃迁
所需能量最大,分子吸收光谱出现在远紫外区,吸收波 长max <160 nm,超出一般分光光度计的测量范围。饱和烷 烃中的C-C键属于这类跃迁。 例:甲烷的max为125nm ,乙烷max为135nm。 由于在190~800nm无吸收
紫外可见吸收光谱分析
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3.2.3 溶剂对紫外吸收光谱的影响
紫外吸收光谱中常用己烷、庚烷、
CH3
环己烷、二氧杂己烷、水、乙醇等
(1)200-400nm 无吸收峰。饱和化合物,单烯。 (2) 270-350 nm有吸收峰(ε=10-100)醛酮 ;n→π* 跃迁产生
的R 带。 (3) 250-300 nm 有中等强度的吸收峰(ε=200-2000) 芳环的特征 吸收(具有精细解构的B带)。 (4) 200-250 nm有强吸收峰(ε104),表明含有一个共轭体系
3.1 概述
紫外-可见吸收光谱法
(Ultraviolet-Visible Absorption Spectrmetry) 是根据溶液中物质的分子或离子对紫外和可见光谱 区辐射能的吸收来研究物质的组成和结构的方法, 也称作紫外和可见吸收光度法。
它是以物质对光的选择性吸收为基础的分析方法。
根据物质所吸收光的波长范围不同,分光光度分析 法又可以分为紫外、可见及红外分光光度法。
溶剂 正庚烷 正庚烷 乙醇 水 正己烷 乙醇 异辛酯 乙醚
二氧杂环己烷
/nm 177 178 204 214 186 339,665 280 300,665 270
max
13000 10000 41 60 1000 150000 22 100 12
跃迁类型
* * n* n*
n*,n*
n*, n* n* n*
由此可以看到:紫外-可见吸收光谱中包含有分子中 存在的化学键信息。其吸收峰的位置与分子中特定的 功能基团密切相关,是有机化合物、无机配位化合物 、生物分子的有效定性、定量分析手段。
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吸收光谱示意图 1 吸收峰 2. 谷 3. 肩峰 4. 末端吸收
第三章 紫外-可见吸收光谱法
3-1 概述
3-1 概述
紫外光
波长为10-400nm的电磁辐射,分为远紫外光 的电磁辐射, 波长为 的电磁辐射 (10-200nm)和近紫外光(200-400nm)。 )和近紫外光( )。 远紫外光可被大气中的水气、 远紫外光可被大气中的水气、氮、氧和二氧化 碳所吸收,只能在真空中研究, 碳所吸收,只能在真空中研究,故又称真空紫 外光。我们讨论近紫外光谱。 外光。我们讨论近紫外光谱。
紫外-可见吸收光谱法 第三章 紫外 可见吸收光谱法
UltravioletUltraviolet-Visible Absorption Spectrometry UV-Vis UV-
章节内容
第一节 概述 紫外-可见吸收光谱 第二节 紫外 可见吸收光谱 第三节 紫外-可见分光光度计 紫外 可见分光光度计 紫外-可见吸收光谱法的应用 第四节 紫外 可见吸收光谱法的应用
(5)出射狭缝 紫外-可见分光光度计使用石英棱镜。 棱镜单色器的缺点在于色散率随波长变 化,得到的光谱呈非均匀排列,而且传递 光的效率较低。 光栅单色器在整个光学光谱区具有良好 的几乎相同的色散能力。因此现代紫外-可 见分光光度计 多采用光栅单色器。 (三)吸收池 (四)检测器 (五)信号显示器
二、分光光度计的构造类型
的配位体强度小于NH 如:H2O的配位体强度小于 3的, 的配位体强度小于 所以, ( 所以,Cu(H2O)6呈浅蓝色,吸收峰 ) 呈浅蓝色, 794nm;Cu(NH3)6深蓝色,吸收峰 深蓝色, ; ( 663nm。 。 一些常见配位体配位场强弱顺序: 一些常见配位体配位场强弱顺序: I-<Br-<Cl-<F-<OH-<C2O4-=H2O<SCN-< 吡啶=NH3<乙二胺 联吡啶 邻二氮菲 乙二胺<联吡啶 吡啶 乙二胺 联吡啶<邻二氮菲 <NO2-<CN-
有机化合物波谱解析第6章 紫外光谱
6.1.2 电子跃迁选择定则(Selection rule)
理论上: 允许的跃迁,跃迁几率大,吸收强度高( max大); 禁阻的跃迁,跃迁几率小,吸收强度低或者观察不到。
实际上,禁阻的跃迁也可以观察到,只是其强度要比允许 跃迁要小得多。
电子跃迁选择定则
加合原则
苯酚在不同介质中的紫外吸收
苯胺在不同介质中的紫外吸收
酚酞指示剂的显色原理
(4)多取代苯
当两个取代基相同类型时: 双取代的最大吸收波长近似为两者单取代时的最
大波长。
当两个取代基不同类型时:
稠环芳烃的紫外光谱
(7)芳杂环化合物
6.7 紫外光谱在有机结构分析中的应用
6.7.1 紫外光谱解析 紫外谱图主要提供化合物的共轭体系或某些羰基
(3) 按已知α, β-不饱和酮的K带max248 nm,其基值为215 nm, 推测:只有在α位有一个取代基及β位有两个取代基才与实测 值接近。即max=215 + 10 + 2×12 =249 nm
综合以上分析,化合物的可能结构为:
有一化合物C10H16由红外光谱证明有双键和异丙基存在,其 紫外光谱max = 231nm (ε= 9000),此化合物是下列哪种结构?
2、一个化合物的结构为A或B,它的紫外吸收max352 nm ,其 可能的结构式是哪一个?
作业 如何用紫外光谱区别下列化合物?
3、如何用紫外光谱区别下列化合物?
表6.5 共轭体系K带值的max经验计算参数
(1) 选择较长共轭体系作为母体,若同时存在同环双键和异环双键 时,应选取同环双键作为母体。如:
(2) 交叉共轭体系只能选取一个共轭双键,分叉上的双键不算延长 双键。如:
紫外-可见吸收光谱
例如: CH3OH: n→σ* 所产生的吸收带λmax为183nm. ε=150
三. 常见的光谱术语
1.发色团:
可以使分子在紫外-可见光区产生吸收带的基团. (一般为带π电子基团(C=C,C C,苯环,C=O,N=N,NO2)
如果一个化合物分子中:
-发色团之间不发生共轭: 吸收光谱包括发色团各自的 吸收带 -发色团之间彼此形成共轭体系: 原来各自发色团的吸 收带消失,而产生新的吸收谱带(波长和吸收强度比原 来明显加大)
a =ε/M (M为摩尔质量)
透光度(透光率)T
透过度T : 描述入射光透过溶液的程度:
T = I t / I0 吸光度A与透光度T的关系:
A = -lg T
朗伯—比耳定律是吸光光度法的理论基础和定量测定的 依据。应用于各种光度法的吸收测量; 摩尔吸光系数ε在数值上等于浓度为1 mol/L、液层厚度 为1cm时该溶液在某一波长下的吸光度; 吸光系数a(L·g-1·cm-1)相当于浓度为1 g/L、液层厚度 为1cm时该溶液在某一波长下的吸光度。
1.紫外-可见光区电磁波谱
紫外光
可见光
远紫外 (10~200nm)
近紫外 (200~400nm)
空气中的O2, N2, CO2, 潮气有强吸收
玻璃对波长<300nm 的电磁波有强吸收
远紫外光测量, 所用仪器 近紫外光测量, 有关的光
光路系统需抽真空
学元件用石英代替玻璃
真空紫外区
石英区
(400~800nm)
例如:
OH
254nm(B带)
270nm(B带)
2). 助色团与羰基相连时,使羰基的n-π*跃迁吸收带向短波方 向移动, 即蓝移. 其中带有p电子的原子或原子团蓝移更加明 显.
课件紫外可见吸收光谱(共83张PPT)
T I I0
I 为透射光的强度
I0 为入射光的强度
A lgI0
lgT
I
1760年朗伯(Lambert)阐明了光的吸收程度和吸收层厚度的 关系,即 A∝b
1852年比耳(Beer)又提出了光的吸收程度和吸收物浓度之间 也具有类似的关系,即 A∝ c
二者的结合称为朗伯-比尔定律,其数学表达式为:
AlgTkbc
Abc
摩尔吸光系数ε的讨论:
(1)吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数; (2)不随浓度c和光程长度b的改变而改变。在温度和波长等条件一定时 ,ε仅与吸收物质本身的性质有关,与待测物浓度无关;
(3)同一吸收物质在不同波长下的ε值是不同的。在最大吸收波长λmax 处的摩尔吸光系数,常以εmax表示。εmax表明了该吸收物质最大限度的
➢ 含有杂原子的不饱和化合物可以发生n→p*跃迁, 如含有羰基、硝基、亚硝基等
➢ n→p*跃迁所产生的吸收带称为R带
常用概念
➢ 发色团(或生色团):具有π电子的不饱和基团,即 可在紫外-可见光区产生吸收的官能团。如C=C、 C≡C、 C=O、-NO2等
➢ 助色团:有一些含有n电子的基团(如-OH、-NH2、OR、-SH、-Cl、-Br、-I等),它们本身没有生色功能
第二节
紫外-可见分光 光度计
UV-Vis spectrometer
一、基本组成
二、分光光度计的 类型
一、基本组成
1. 光源
➢ 要求:提供能量,激发被测物质分子使之产生价电子的跃迁, 从而产生电子光谱;在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光 谱;具有足够的辐射强度、较好的稳定性、较长的使用寿命。
2. 有机化合物的紫外可见吸收光谱
紫外可见吸收光谱法基本原理
⑵n →σ*跃迁
所需能量较大。吸收波长为150~250nm,大部分在远紫
外区,近紫外区仍不易观察到。含非键电子的饱和烃衍生物(
含N、O、S和卤素等杂原子)均呈现n →σ*跃迁。如一氯甲烷 、甲醇、三甲基胺n →σ*跃迁的λ分别为173nm、183nm和 227nm。
⑶π→π*跃迁
所需能量较小,吸收波长处于远紫外区的近紫外端或近 紫外区,摩尔吸光系数εmax一般在104L· 液的浓度为4.5×10-3g· L-1,在530nm 波长下用2.0cm的吸收池所测得的吸光度为0.300,试 计算(a)吸收系数;(b)使用5cm的吸收池时溶液的百分 透光度。 解: (a)a=A/bc=0.300/2.0×4.5×10-3=33.3L· g-1· cm-1
(b)T=10-ab’c=10-A’ T%=10-ab’c×100%=10-A’×100%=17.81%
T = It /I0 吸光度A与透光度T的关系: A = -lgT 朗伯-比尔定律是吸光光度法的理论基础和定量测定的依据。应 用于各种光度法的吸收测量。
应用举例
某有色物质溶液的浓度为4.5×10-3g· L-1,在530nm 波长下用2.0cm的吸收池所测得的吸光度为0.300,试 计算 (a)吸收系数; (b) 使用5cm的吸收池时溶液的百分透光度。 解:
是非单色光作为入射光引起的偏离。
非单色光作为入射光引起的偏离
假设由波长为λ1和λ2的两单色光 组成的入射光通过浓度为c的溶液,则: A 1 = lg(Io1 /It1 )=ε1bc A 2 = lg(Io2 /It2 )=ε2bc
故:
I t1 I O1 10
ε 1bc
; I t 2 I O1 10
n →π* < π→π* < n →σ* < σ→σ*
紫外可见吸收光谱
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6
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第三章 紫外可见吸收光谱
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不同物质结构不同或者说 其分子能级的能量(各种能级 能量总和)或能量间隔各异, 因此不同物质将选择性地吸收 不同波长或能量的外来辐射, 这是UV-Vis定性分析的基础。
定性分析具体做法是让不 同波长的光通过待测物,经待 测物吸收后,测量其对不同波 长光的吸收程度(吸光度A), 以吸光度A为纵坐标,辐射波 长为横坐标作图,得到该物质 的吸收光谱或吸收曲线,据吸 收曲线的特性(峰强度、位置 及数目等)研究分子结构。
第三章 紫外可见吸收光谱
Ultraviolet and visible spectrophotometry UV—Vis
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第三章 紫外可见吸收光谱
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第三章 紫外可见吸收光谱
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第三章 紫外可见吸收光谱
表3.1 物质颜色和吸收光的关系
物质颜色
黄绿 黄 橙 红 红紫 紫 蓝 绿蓝 蓝绿
颜色 紫 蓝 绿蓝 蓝绿 绿 黄绿 黄 橙 红
吸收光
波长/nm 400~450 450~480 480~490 490~500 500~560 560~580 580~610 610~650 650~780
第三章 紫外可见吸收光谱
太阳极紫外辐射
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第三章 紫外可见吸收光谱
紫外可见光吸收课件
给电子基与吸电子基同时存在,产生分子内电荷
转移吸收,max红移,
增加。
max
25
1.2.2 影响紫外-可见吸收光谱的因素
取代苯
C6H5-H C6H5-CH3 C6H5-OH C6H5-NH2 C6H5-NO2 C6H5-COCH3 C6H5-N(CH3)2 p-NO2, OH p-NO2, NH2
原因?
2
217
3
268
21,000 34,000
共轭效应使 轨道能量降低
4
304
64,000
5
334
121,000
6
364
138,000
21
1.2.2 影响紫外-可见吸收光谱的因素
R' CC R
共平面性影响 共轭效应
R
R’
H
H
H
CH3
CH3 CH3
CH3 C2H5
C2H5 C2H5
max nm 294
16
1.2.1 分子结构与吸收光谱
金属离子
dd吸收
*
*
eg
配体 *吸收
*
* * n* dd d* *
n
t2g
有机化合物
n*, *吸收
金属配合物 d*吸收
17
小结
有机化合物的吸收光谱 ——
*跃迁和n*跃迁;双键共轭
无机化合物的吸收光谱 ——
d电子、f电子、阴离子;金属配合物
某些无机与有机化合物的吸收 ——
11
吸收带的划分
跃迁类型 * n* *
第五章-紫外-可见吸收光谱法-第一节-第二节
11:44:56
朗伯—比耳定律数学表达式
A=lg(I0/I)=﹣lgT= εlc 式中A:吸光度;描述溶液对光的吸收程度;
l:液层厚度(光程长度),通常以cm为单位; c:溶液的摩尔浓度,单位mol·L-1; ε:摩尔吸光系数,单位L·mol-1·cm-1; 或: A=lg(I0/I)= alc c:溶液的浓度,单位g·L-1
K 带红移,R 带兰移;
R=OH,OR,NH2
R带max =210 nm ;10-100 165nm n
n
③不饱和醛酮
K带红移:165250nm R 带红移:290310nm
cc
cO
cO
11:44:56
(5)芳香烃及其杂环化合物
苯:
三个 → * 吸收带;
11:44:56
②n →σ*跃迁
分子中含有氧、氮、硫和卤素等元素,产生n →σ*跃迁 所需能量小。
中等强度吸收。 吸收波长为150~250 nm,大部分在远紫外区,近紫外区 仍不易观察到,摩尔吸光系数在102-103 L·moL-1·cm-1之间。
化合物 H2O
CH3OH CH3CL
CH3I CH3NH2
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二、各类有机化合物的紫外-可见吸收光谱
(1) 饱和烃类及其衍生化合物 饱和烃类化合物只含有单键(σ 键),只能产
生σ →σ * 跃迁。吸收带位于真空紫外区。 如甲烷和乙烷的吸收带分别在125nm和135nm。 饱和烃化合物的衍生物由于其他基团的引入,
使相应的吸收波长发生了红移。 紫外-可见光谱的良好溶剂。
εmax>104:
有机化学的四大谱论文
四大谱在有机分析中的应用院系:化学与环境学院姓名:***学号:***********班级:12化教(5)班四大谱在有机分析中的应用吴舜华(华南师范大学化学与环境学院,广东广州)摘要:目前,有机四大谱已成为研究有机化学不可缺少的工具。
本文简单介绍了如今广泛采用的有机四大谱——紫外光谱(ultraviolet spectroscopy,简称UV)、红外光谱(infrared spectroscopy,简称IR)、核磁共振谱(nuclear magnetic resonance spectroscopy,简称NMR)、质谱(mass spectroscopy,简称MS)的基本概念和原理,介绍了四大谱在有机分析中的一些应用及应用实例。
关键词:紫外-可见吸收光谱、红外光谱、核磁共振谱、质谱、有机化合物、应用有机化合物,不论是从天然产物中提取的还是经化学反应合成的,都需要测定它的分子结构。
过去,用化学方法确定测定有机化合物的结构是一项非常繁琐、费时,甚至是很难完成的工作。
这是因为要鉴定的“未知物”需要通过多种化学反应使它变成已知结构的有机化合物才能推导出它的可能结构。
例如,对胆固醇结构式的确定,经近40年(1889-1927)的工作所获得的结构式(此项工作获得了1928年的诺贝尔化学奖)后经X射线衍射法证明还存在某些错误。
而近三、四十年来,由于科学技术的飞速发展,运用物理方法,如X衍射、红外光谱、紫外光谱、核磁共振谱和质谱等来测定有机化合物的结构已成为常规的工作手段。
近代物理方法弥补了化学方法的不足,大大丰富了鉴定有机化合物的手段,明显地提高了确定结构的水平。
特别是有机四大谱(紫外光谱、红外光谱、核磁共振谱、质谱)的广泛应用为有机化合物的分析提供了极大的便利。
目前,有机分析基本上以仪器分析为主,化学反应只是作为辅助手段。
所需测定的样品量降低到以毫克记,研究周期也大为缩短,可以月记,而测定结果的准确性也今非昔比。
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不同分子发生能级跃迁时,∆E及所吸收光的波长不同。 由λ、 ε ⇔ 分子结构的相关关系→结构鉴定。
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电子跃迁与分子吸收光谱
♣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 即: E=Ee+Ev+Er = ∆Εe>∆Εv>∆Εr
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内容选择
1.1 紫外-可见吸收光谱分析法基础 紫外1.2 紫外-可见分光光度计 紫外1.3 吸收带类型与溶剂效应 1.4 重要化合物的紫外-可见吸收光谱 重要化合物的紫外1.5 影响紫外 可见吸收光谱的因素 影响紫外-可见吸收光谱的因素 1.6 紫外-可见吸收光谱的应用 紫外结束
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1.1.2 紫外-可见吸收光谱的产生 紫外M + hν 基态 E1 (△E) ) ∆E = E2 - E1 = hν → M* 激发态 E2 M + 热 M + 荧光或磷光
量子化 ;选择性吸收 吸收曲线与最大吸收波长 表征参数:λ max; εmax
ε
1 2 3 250 300
4
λ 350 400nm
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能级跃迁
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。
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讨论: 讨论:
(1) 转动能级间的能量差ΔΕr:0.005~0.050 , :0.005~0.050eV, 跃迁产生吸收光谱位于远红外区。 跃迁产生吸收光谱位于远红外区。远红外光谱或分子转 动光谱。 动光谱。 约为: (2) 振动能级的能量差ΔΕv约为:0.05~1eV,跃 约为 0.05~ , 迁产生的吸收光谱位于红外区,红外光谱或分子振动光 迁产生的吸收光谱位于红外区, 谱。 较大1~ (3) 电子能级的能量差ΔΕe较大 ~20eV。电子跃迁 较大 。 产生的吸收光谱在紫外—可见光区,紫外— 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。 分子的电子光谱。
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讨论: 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, 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。 质定性的依据。 (5)吸收谱带的强度与分子偶极矩变化、跃迁几率有 吸收谱带的强度与分子偶极矩变化、 关,也提供分子结构的信息。通常将在最大吸收波长处 也提供分子结构的信息。 测得的摩尔吸光系数εmax也作为定性的依据。不同物质 也作为定性的依据。 有时可能相同, 不一定相同。 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, 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。 定量分析的依据。
第一章 紫外紫外-可见吸收 光谱分析法
Ultraviolet spectrophotometry
1.1.1 紫外-可见吸 紫外收光谱分析法概述 1.1.2 紫外-可见吸 紫外收光谱的产生 1.1.3 光吸收定律
第一节 紫外紫外-可见吸收光 谱分析法基础
Base of Ultraviolet spectrometry
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1.1.1 紫外-可见吸收光谱分析法概述 紫外波长范围:100 ~ 800 nm。 远紫外区: 100 ~ 200 nm; 近紫外区: 200 ~ 400 nm; 可见光区: 400 ~ 800 nm。 紫外吸收光谱:价电子能级跃迁。结构鉴定和定量分析。 电子跃迁同时,伴有振动转动能级的跃迁,带状光谱。 最大吸收峰的波长λmax和相应的摩尔吸光系数εmax反映了 构成有机分子部分结构的发射团的特征。
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1.1.3 光吸收定律
朗伯— 朗伯—比耳定律
A=lg(I0/It)= - lg T =εc l = (
式中 A:吸光度;描述溶液对光的吸收程度; l:液层厚度(光程长度),通常以cm为单位; c:溶液的摩尔浓度,单位 mol·L-1; ε:摩尔吸光系数,单位 L·mol-1 ·cm -1 ; 或:
♥③ 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。
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讨论: 讨论:
♥④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。此特性可作作 为物质定量分析的依据。 ♥⑤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。
A=lg(I0/It)= a l c = (
c:溶液的浓度,单位 g·L -1 a:吸光系数,单位 L·g -1 ·cm -1 a与ε的关系为: a =ε/M (M为相对分子质量)
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吸收曲线的讨论: 吸收 度不同。吸光度最大处对应的波长称 为最大吸收波长λmax 。 ♥② 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。