紫外可见吸收与分子荧光光谱

c 单位 为g•L-1时，吸光系数 a
(L•g-1•cm-1)。
c 单位为 mol•L-1时，摩尔吸光系数 (L• mol-1•cm-1)。
1) 吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征 常数,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， 仅与吸收 物质本身的性质有关。
2) 可作为定性鉴定的参数
反式
λmax=295nm εmax=27000
2 判别互变异构体
酮式:λmax=272nm,εmax=16 烯醇式:λmax=243nm,εmax=16000
三 纯度的控制和检验
a) 根据吸收光谱判断 含10ppm苯的乙醇 乙醇
b) 根据lgε判断 例如：标准菲 现测得某菲的精制品 品不纯。
含10-6M蒽 的苯溶液
2. n → σ*跃迁
含有O、N、S、Cl、Br、I 等杂原子的饱和烃衍生 物分子的电子能级跃迁 吸收光谱位于远紫外区， λmax< 200 nm。
3.
跃迁
电子从π轨道到π*轨道的跃迁, 值很
大。
吸收峰随双键共轭程度的增加向长波方向移动。
化合物
CH2=CH2 CH2=CH2-CH2=CH2 CH2=CH2-CH2=CH2-CH2=CH2
b. 在溶解度允许的范围内，尽量选择极性 较小的溶剂。
c. 溶剂在样品的吸收光谱区应无明显吸收
§4-3 紫外-可见分光光度计
一 基本结构
光 源
单色 器
样
显示
品 检测
池
器
1 光源
作用:提供辐射能激发被测物质分子，使之产 生电子能级跃迁吸收光谱。
连续光源
可见区 钨灯, 碘钨灯
紫外区 氘灯, 氢灯
苯溶液
，说明精制
四 定量分析
1 单组分定量方法
校准曲线法
2 多组分定量方法
1) 解联立方程组
{
2) 双波长等吸收分光光度法
b (270 nm)
a
b组分测定波长
两个基本条件: 选定的两个波长下干扰组分具有等吸收点 选定的两个波长下待测组分的吸光度差值应足够大
△A 标准曲线
§4-5 分子荧光和磷光分析
215 -13 -22 35 12×2 239 nm
215 -13 35 12 30 279 nm
2) 斯科特(Scott)规则
适用于芳香族羰基取代衍生物λmax的计算
基数：230 对位胺基：58 λ计算：288 nm
λ测定：288nm
二 结构分析
1 判别顺反异构体
顺式
λmax=280nm εmax=13500
2 单色器
作用:由连续光源中分离出所需要的足够窄波 段的光束。
3 吸收池
石英吸收池：紫外－可见区使用。 玻璃吸收池：可见区使用。
4 检测器
光电倍增管，二极管阵列检测器
二 紫外-可见分光光度计类型
1 单波长分光光度计
1) 单光束分光光度计
缺点
测量结果易受光源波动性 的影响，误差较大
2) 双光束分光光度计
二 无机物的吸收光谱与电子跃迁
1 电荷转移吸收光谱
无机络合物
例：
电子受体
电子 给予体
λmax=490nm,εmax>104，定量测定灵敏度高。
2 配位场跃迁
在配体的配位场作用下，过渡元素5个 能量相等的d轨道和镧系、锕系元素7 个能量相等的f 轨道分裂成几组能量不 等的d轨道及f 轨道，吸收辐射后，低 能态的d或f 电子分别跃迁至高能态的d 或f轨道，即产生了d一d 和 f 一f 跃迁 。
电子能级 跃迁
紫外、可见吸收光谱 (λ: 200-750 nm)
10－200 nm:远紫外；200－400 nm:近紫外 400－750 nm:可见光
二 紫外、可见吸收光谱
1 吸收曲线特点 连续的带状光谱
分子对辐射能的吸收具有选择性，吸光度
最大处对应的波长称为最大吸收波长λmax。 吸收曲线的形状、λmax及吸收强度等与分子 的结构密切相关。
3) 可用来估量定量分析方法的灵敏度。 ε max越大，定量分析的灵敏度越高。
例如：
εmax ~ 104：强吸收，测量浓度范围为10-6 ~ 10-5 mol•L-1。
§4-2 有机物和无机物的紫外、可 见吸收光谱
一 有机物的吸收光谱与电子跃迁
（一）电子跃迁类型
σ
n
π
1. σ →σ*跃迁
饱和键σ电子的能级跃迁 吸收光谱在远紫外区(或真空紫外区), λmax< 170 nm。
紫外可见吸收与分子荧光光谱.ppt
§4-1 概述 一 分子吸收光谱的产生
1 分子能级 E = E0 +E平 +E转 +E振 +E电子
分子吸收电磁辐射后的能量变化 ΔE = ΔE转 + ΔE振 + ΔE电子
Δ E电子> Δ E振> Δ E转
2 分子吸收光谱
振动能级与 转动能级跃迁
红外光谱 (λ: 0.75-1000 µm)
红移距离(nm) 45 40 30 5 5
助色团取代， π→π*跃迁吸收带发生红移。
3 溶剂的影响
1) 对吸收谱带精细结构的影响
溶剂：水
气态
溶剂：环己烷
对称四嗪在蒸气态、环己烷和水中的吸收光谱
2) 对π→π*跃迁和n→π*跃迁的影响
能量
π*
π*
n
π
无溶剂效应
n π
极性溶剂效应
溶剂极性增加， π→π* 跃迁吸收带红移， n→π*跃迁吸收带蓝移。
εmax
10000 21000 34000
电子共轭体系增大， 红移， 增大。
R=R'=H λmax =294 nm, εmax=27600
R=H, R'=CH3, λmax =272 nm, εmax=21000 空间阻碍使共轭体系破坏，λmax 蓝移， εmax 减小。
2 取代基的影响
取代基
-SR -NR2 -OR -Cl -CH3
5. 常用术语
1) 生色团
能吸收紫外、可见光的结构单元，是含有 非键轨道和π分子轨道的电子体系。
2) 助色团
是能使生色团吸收峰向长波方向位移并增强其 强度的官能团，是带有非键电子对的基团。
–OH, –NH2, –SH及卤族元素
3) 红移和蓝移 (或紫移)
红移：吸收峰的波长λmax向长波方向移动。 蓝移(紫移)：吸收峰的波长λmax向短波方向 移动。
∆E
八面体场
配位场跃迁属禁戒跃迁，吸收强度弱，εmax< 102 ，不适合用于定量分析，但可用于研究配合物的 结构及无机配合键理论等。
三 影响紫外、可见吸收光谱的因素
1 共轭效应的影响
化合物
λmax (nm)
CH2=CH2
171 nm
CH2=CH-CH=CH2
217 nm
CH2=CH-CH=CH-CH=CH2 258 nm
一 原理
1 荧光和磷光的产生
分子的多重度
M = 2s + 1 s : 电子自旋量子数的代数和
单重态(S): 分子中全部轨道 里的电子都是自旋配对的， 即s = 0, 则M = 1。S0: 基态单重态， S1: 第一激发单重 态， S2: 第二激发单重态
三重态 (T): 分子中具有两个自旋不配对的电子，即 s = 1, 则M = 3。T0: 基态三重态，T1：第一激发三 重态，T2：第二激发三重态。
间二甲苯 263
300
1,3,5-三甲苯 266
305
苯环上的取代基使 B带简化、红移，吸 收强度增大。
乙酰苯的紫外吸收光谱
苯环与羰基双键 共轭 羰基双键： K带和R带红移；
苯环： B带简化，E2带与 K带重合且红移
5) 稠环芳烃及杂环化合物
苯的三个吸收带红移，且强度增加。苯环的 数目越多，波长红移越多。
Y
Y= H, R
Y= -NH2, -OH, -OR
R带: 270~300 nm K带: ~ 150nm
K带: 红移 R带: 蓝移
=
C=O
C=C C=O
K带: 红移→220~260 nm R带: 红移→310~330 nm
基团结构
－C=O －C=C－C=O －C=C－C=C－C=O
π→π* λmax(nm) 166 240 270 245
CH2=CH2
171 nm
CH2=CH-(CH2)2-CH3
184 nm
CH2=CH-(CH2)2-CH=CH2 185nm
2) 共轭不饱和烃
CH2=CH-CH=CH-CH=CH2: λmax= 258nm
3) 羰基化合物 R C=O Y
K带： π→π*跃迁，强吸收
R带：n →π*跃迁，弱吸收
R C=O
n→π* λmax(nm) 280 320 350 435
4) 苯及其衍生物
E1带: 180 nm ε=60000 E2带: 204 nm ε=8000 B带: 250 nm ε=200
苯π→π*跃迁的三个吸收带
苯胺 苯 甲苯
化合物 苯
λmax(nm) εmax (B带)
254
200
甲苯
261
300
基数：214 环外双键：5 烷基取代：2×5 λ计算：229 nm
基数：253 烷基取代：3×5 λ计算：268 nm
A
B
、 不饱和羰基化合物
P80 例2
基数：215 增加一个共轭双键：30 同环二烯：39 环外双键：5 α取代烷基：10 δ取代烷基：18 λ计算：317 nm
例：根据红外光谱和核磁共振谱推定某一化合 物的结构可能为 (1) 或 (2), 其紫外光谱的 =284 nm，通过计算说明其结构为何式。
共轭烯烃
P80 例1
异环二烯基数：214 环外双键：5 2，3，5位烷基取代：4×5 λ计算：239 nm
例：水芹烯有两种异构体，经其他方法测定其结
构为A及B。其紫外光谱：α体的λmax为263 nm (εmax为2500)，β体的λmax为231 nm (εmax为900) 。 试问A及B何者为α体，何者为β体？
维生素A1, λmax: 326 nm 维生素A2, λmax: 351 nm
A
维生素 A2
合成 维生素
2 计算不饱和有机化合物λmax的经验规则 1) 伍德沃德(Woodward-Fieser)规则
适用于共轭烯烃(不多于四个双键)、共轭烯酮 类化合物π→π*跃迁吸收峰λmax的计算。
P79 表4-9，表4-10
两分子具有相同 的共轭基团
共轭基团相
同的不同分子 ，紫外、可见 吸收光谱很相 似。
O=C–C =C
胆甾醇
异亚丙基丙酮
不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相
似，λmax不变，浓度越大，吸光度越大；在 λmax处吸光度随浓度变化的幅度最大。
2 Lambert-Beer定律
b: 吸收光程（液层厚度），cm。 c: 吸光物质浓度。 K: 吸收系数
λmax
171 nm 217 nm 258 nm4. Nhomakorabea跃迁
不饱和键中杂原子上的n电子到π*轨道的跃迁。
吸收峰在近紫外~可见区，ε值小。

跃迁与
跃迁的比较
跃迁机率大，是强吸收带；
跃迁机率小，是弱吸收带。
基团
跃迁类型 λmax
－COOR π→π*
165
n→π* 205
εmax(L/mol·cm) 4000 50
（二）有机物的吸收光谱
1 饱和烃及其取代衍生物
化合物 甲烷 乙烷 H2O CH3OH CH3Cl CH3I CH3NH2
λmax (nm) 124 135 167 177 173 257 215
εmax ~ ~ 1480 150 200 365 600
2 不饱和烃
1) 非共轭不饱和烃
烯烃
λmax
π→π*和n→π*跃迁的溶剂效应
溶剂
π→π* λmax/nm n→π* λmax/nm
正己烷 CHCl3 CH3OH H2O 230 238 237 243 329 315 309 305
报告某物的紫外、可见吸收光谱时，需注明 所使用的溶剂。
3) 溶剂的选择
a. 溶剂应能很好地溶解被测试样，溶剂对 溶质应该是惰性的。
在最大发射波长处,改变激发波长并测定相应的 荧光（磷光）强度，由此得到的荧光(磷光）强 度与激发波长的关系曲线即为激发光谱。
发射光谱：将激发光波长固定在最大激发波
长处,改变发射波长并测定相应的荧光（磷光） 强度，由此得到的荧光(磷光）强度与发射波长 的关系曲线即为发射光谱。
激发态
S1
T1
基态
S0
单重态 激发单重态 激发三重态
& T1的能量低于S1的能量
(激发)
荧光发射
激发态分子从单重激发态 的最低振动能层经辐射回
到基态的过程。
(激发) 磷光发射
激发态分子从三重激发 态的最低振动能层经辐
射回到基态的过程
磷光
2 激发光谱和发射光谱
激发光谱：将荧光（磷光）的发射波长固定
可自动扫描吸收光谱； 自动消除光源强度变化带来的误差
2 双波长分光光度计
双波长分光光度计 结构特点
两个 单色器
不需要 参比溶液
测量信号：
自动校正背景吸收原理
}两波长处的背景 吸收相等 定量分析关系式：
适合测定混浊液
§4-4 紫外-可见吸收光谱法的应用
一 定性分析
1 吸收曲线比较法
吸收峰的数目，形状， λmax, εmax等。 1) 与标准谱图比较 2) 与标准化合物的吸收光谱比较