紫外光谱-PPT课件
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紫外光谱课件PPT
光源
提供紫外光，通常使用氘灯或 汞灯。
单色器
将光源发出的光色散成单色光 ，以满足光谱测量的需要。
实验操作流程
样品准备
根据实验要求，准备待测样品，确保样品 纯净且浓度适中。
数据记录
实时记录光谱数据，为后续分析提供依据 。
光谱设置
根据实验目的，设置光谱范围、扫描速度 等参数。
测量光谱
将待测样品放入样品池，启动仪器进行光 谱测量。
环境监测
紫外光谱可用于检测空气和水体 中的有害物质，如臭氧、氮氧化 物、酚类化合物等。
生物医学研究
紫外光谱可以用于研究生物大分 子的结构和功能，如蛋白质、核 酸等，对于生物医学研究具有重 要的意义。
02
紫外光谱的基本原理
分子吸收光谱的产生
Hale Waihona Puke 分子吸收光谱的产生是由于分子内部能级之间的跃迁。当特 定频率的光照射到物质上时，物质分子能够吸收特定频率的 光，导致分子内部能级发生跃迁，从而产生吸收光谱。
未来紫外光谱的发展方向
随着科技的不断进步，紫外光谱技术将不断发展和完善，提高检测精度和 灵敏度，拓展应用范围。
新型的紫外光谱技术将不断涌现，如表面增强拉曼光谱、光子晶体等，这 些技术将为紫外光谱的应用提供更多可能性。
紫外光谱与其他分析技术的联用将成为一个重要的发展方向，如与质谱、 红外光谱等技术的联用，能够实现更全面、准确的分析。
影响因素
谱线强度受到多种因素的影响，如温 度、压强、物质的浓度等。在一定的 条件下，谱线强度与物质的浓度成正 比关系，因此可以通过测量谱线强度 来测定物质的浓度。
03
紫外光谱的实验技术
实验设备与仪器
紫外光谱仪
用于测量物质在紫外区的吸收 光谱，是进行紫外光谱实验的
紫外光谱分析PPT课件
2021
16
共轭多烯的紫外吸收计算
共轭多烯的K带吸收位置λmax ，可利用伍德沃德 （Woodward）规则来进行推测，这个定则以丁二烯的作为 基本数据。
（i） 共轭双烯基本值
217
4个环残基取代
+5×4
计算值
237nm（238nm）
（ii） 非骈环双烯基本值 4个环残基或烷基取代 环外双键 计算值
计算值
259nm（258nm）
2021
19
α，β－不饱和羧酸、酯、酰胺
计算举例：
CH3－CH＝CH－CH＝CH－COOH
β 单取代羧酸基准值
208
延长一个共轭双键
30
δ烷基取代
+ 18
256nm（254nm）
2021
20
(5)芳香族化合物
芳香族化合物在近紫外区显示特征的吸收光谱，图 2.25是苯在异辛烷中的紫外光谱，吸收带为：184nm （ε 68 000），203.5nm（ε 8 800）和254nm（ε 250）。分别对应于E1带，E2带和B带。B带吸收带由系 列细小峰组成，中心在254.5nm，是苯最重要的吸收带， 又称苯型带。B带受溶剂的影响很大，在气相或非极性溶 剂中测定，所得谱带峰形精细尖锐；在极性溶剂中测定， 则峰形平滑，精细结构消失。
间位—OCH3取代 +7
对位—OCH3取代 +25
281nm（278nm）
O
2021
28
2 无机化合物的紫外-可见吸收光谱
无机化合物的电子跃迁形式有电荷迁移跃迁 和配位场跃迁。
（1）电荷迁移跃迁 （2）配位场跃迁
2021
29
2.3.4 影响紫外吸收光谱的因素
紫外吸收光谱PPT课件
12
分子和原子一样， 也有自己的特征的分子 能级；
当分子发生电子能 级跃迁的同时，必然会 伴随着振动和转能级的 跃迁；
它们相互叠加的结 果，形成了分子的特征 光谱—— 带状光谱。
HO
5000 2000 1000 500 200 100
50
CH2 CH COOH NH2
pH 12
pH 2
பைடு நூலகம்
左图为：
20
17
2.1.3 有机化合物的电子跃迁类型
有机化合物有三种价电子：σ、π、n 电子。例 如：
18
当这些价电子吸收一定能量后，会跃迁到较高能级而处于 激发态，此时电子所占的轨道称为反键轨道，以*表示：
M + hv → M *
19
可以看出，对于ΔE 来说，
σ－σ* ＞n－σ*＞ π－π* ＞ n－π* 对于吸收峰λmax来说， σ→σ* ＜ n→σ* ＜ π→π* ＜ n→π*
第1章 绪论 Preface
1.1 波谱分析法简介
(一) 紫外光谱法（UV） Ultraviolet Absorption Spectrometry
(二) 红外光谱法（IR） Infrared Absorption Spectometry
(三)核磁共振波谱法（NMR）1HNMR 13CNMR Nuclear Magnetic Resonance Spetroscopy
CH3—S—CH3 210nm（1020）229nm（140）
杂原子数量增多， λmax增大。
CH3Cl 173nm , CH2Cl2 220nm
CHCl3 227nm ， CCl4
257nm
37
二、孤立烯、炔类化合物 （一） 孤立烯烃：
紫外可见光谱PPT课件
A=cbε
2. 基本组成
光源
单色器
样品室
检测器
显示
2.1 光源
要求：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。
可见光区：钨灯,其辐射波长范围在 320～2500 nm
紫外区：氢、氘灯,发射180～375 nm 的连续光谱
2.2 单色器
将光源发射的复合光分解成单色光并可从中选出一任波长单色光的光学系 统。
紫外-可见光谱
主讲人
1.吸收 2.漫反射 3.荧光
紫外-可见吸收 光谱
1. 紫外线、可见光 2. 定义 3. 紫外吸收光谱的产生
1. 紫外线、可见光
紫外线：是电磁波谱中波长从10nm到400nm辐射的总称，不能引 起人们的视觉。1801年德国物理学家里特发现在日光光谱的紫端外侧一段 能够使含有溴化银的照相底片感光，因而发现了紫外线的存在。紫外线可 以用来灭菌过多的紫外线进入体内会对人体造成皮肤癌。
n→σ* 跃迁。
化合物 H2O
CH3OH CH3CL
CH3I CH3NH2
max（nm） 167 184 173 258 215
max 1480 150 200 365 600
1.3 π→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； 摩尔吸收系数εmax一般在104 L·mol-1·cm-1以上，属于强吸收。 不饱和烃、共轭烯烃和芳香烃类可发生此跃迁。如乙烯π→π*跃迁的λ
2.3 样品室
样品室放置各种类型的吸收池（比色皿）和相应的池架附件。吸收池主要有石英池和玻璃池两 种。在紫外区须采用石英池，可见区一般用玻璃池。
2.4 检测器
利用光电效应将透过吸收池的光信号变成可测的电 信号,常用的有光电池、光电管或光电倍增管。
2. 基本组成
光源
单色器
样品室
检测器
显示
2.1 光源
要求：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。
可见光区：钨灯,其辐射波长范围在 320～2500 nm
紫外区：氢、氘灯,发射180～375 nm 的连续光谱
2.2 单色器
将光源发射的复合光分解成单色光并可从中选出一任波长单色光的光学系 统。
紫外-可见光谱
主讲人
1.吸收 2.漫反射 3.荧光
紫外-可见吸收 光谱
1. 紫外线、可见光 2. 定义 3. 紫外吸收光谱的产生
1. 紫外线、可见光
紫外线：是电磁波谱中波长从10nm到400nm辐射的总称，不能引 起人们的视觉。1801年德国物理学家里特发现在日光光谱的紫端外侧一段 能够使含有溴化银的照相底片感光，因而发现了紫外线的存在。紫外线可 以用来灭菌过多的紫外线进入体内会对人体造成皮肤癌。
n→σ* 跃迁。
化合物 H2O
CH3OH CH3CL
CH3I CH3NH2
max（nm） 167 184 173 258 215
max 1480 150 200 365 600
1.3 π→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； 摩尔吸收系数εmax一般在104 L·mol-1·cm-1以上，属于强吸收。 不饱和烃、共轭烯烃和芳香烃类可发生此跃迁。如乙烯π→π*跃迁的λ
2.3 样品室
样品室放置各种类型的吸收池（比色皿）和相应的池架附件。吸收池主要有石英池和玻璃池两 种。在紫外区须采用石英池，可见区一般用玻璃池。
2.4 检测器
利用光电效应将透过吸收池的光信号变成可测的电 信号,常用的有光电池、光电管或光电倍增管。
紫外可见吸收光谱分析课件PPT
紫外可见吸收光谱分析课件
目录
• 引言 • 基础知识 • 紫外可见吸收光谱分析原理 • 实验技术 • 应用实例 • 展望与未来发展
01
引言
课程目标
掌握紫外可见吸收光谱的基本原理和应用 学会使用紫外可见分光光度计进行实验操作 了解光谱分析在各个领域的应用和前景
课程大纲
第一章紫外可见Βιβλιοθήκη 收光谱的基本原理化学计量学
紫外可见吸收光谱在化学计量学中用于多元校正和模型构建，提高分析的准确 性和可靠性。
在生物学研究中的应用
生物分子相互作用
利用紫外可见吸收光谱可以研究生物分子之间的相互作用和结合 方式。
蛋白质结构分析
通过对蛋白质的紫外光谱进行分析，可以推断蛋白质的二级结构。
生物活性物质检测
紫外可见吸收光谱用于检测生物活性物质，如维生素、氨基酸等。
定量分析
通过测量物质在特定波长下的吸光度，可以计算 物质的浓度或含量。
吸收光谱的应用
01
有机化合物的鉴定
02
金属离子的测定
03
生物大分子的研究
通过比较已知化合物的吸收光谱， 可以鉴定未知有机化合物的结构。
通过测量金属离子在特定波长下 的吸光度，可以测定金属离子的 浓度。
通过分析生物大分子在紫外可见 区的吸收光谱，可以研究其结构 和功能。
第二章
紫外可见分光光度计的原理及使用方法
第三章
实验操作及数据分析
第四章
光谱分析的应用及前景
02
基础知识
光的性质
01
02
03
光的波动性
光是一种电磁波，具有波 动性质，包括振幅、频率 和波长等特征。
光的粒子性
光同时具有粒子性质，光 子是光的能量单位，可以 与物质发生相互作用。
目录
• 引言 • 基础知识 • 紫外可见吸收光谱分析原理 • 实验技术 • 应用实例 • 展望与未来发展
01
引言
课程目标
掌握紫外可见吸收光谱的基本原理和应用 学会使用紫外可见分光光度计进行实验操作 了解光谱分析在各个领域的应用和前景
课程大纲
第一章紫外可见Βιβλιοθήκη 收光谱的基本原理化学计量学
紫外可见吸收光谱在化学计量学中用于多元校正和模型构建，提高分析的准确 性和可靠性。
在生物学研究中的应用
生物分子相互作用
利用紫外可见吸收光谱可以研究生物分子之间的相互作用和结合 方式。
蛋白质结构分析
通过对蛋白质的紫外光谱进行分析，可以推断蛋白质的二级结构。
生物活性物质检测
紫外可见吸收光谱用于检测生物活性物质，如维生素、氨基酸等。
定量分析
通过测量物质在特定波长下的吸光度，可以计算 物质的浓度或含量。
吸收光谱的应用
01
有机化合物的鉴定
02
金属离子的测定
03
生物大分子的研究
通过比较已知化合物的吸收光谱， 可以鉴定未知有机化合物的结构。
通过测量金属离子在特定波长下 的吸光度，可以测定金属离子的 浓度。
通过分析生物大分子在紫外可见 区的吸收光谱，可以研究其结构 和功能。
第二章
紫外可见分光光度计的原理及使用方法
第三章
实验操作及数据分析
第四章
光谱分析的应用及前景
02
基础知识
光的性质
01
02
03
光的波动性
光是一种电磁波，具有波 动性质，包括振幅、频率 和波长等特征。
光的粒子性
光同时具有粒子性质，光 子是光的能量单位，可以 与物质发生相互作用。
常见有机化合物的紫外可见吸收光谱ppt课件
火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂 拥而出 或留恋 财物， 要当机 立断， 披上浸 湿的衣 服或裹 上湿毛 毯、湿 被褥勇 敢地冲 出去
溶液的颜色与光吸收的关系
完全吸收
光谱示意 复合光 表观现象示意
完全透过
吸收黄色光
物质呈现颜色与吸收光波长的关系见下表。
火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂 拥而出 或留恋 财物， 要当机 立断， 披上浸 湿的衣 服或裹 上湿毛 毯、湿 被褥勇 敢地冲 出去
火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂 拥而出 或留恋 财物， 要当机 立断， 披上浸 湿的衣 服或裹 上湿毛 毯、湿 被褥勇 敢地冲 出去
第一节 基本原理
一、光的基本特性 1.光的波动性 光是一种电磁波，电磁波可以用周期T(s)、
频率( עHz)、波长λ(nm)和波数σ（cm-1） 等参数描述。它们之间的关系为： =1/T=c/λע /cעσ=1/λ=
互作用。
火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂 拥而出 或留恋 财物， 要当机 立断， 披上浸 湿的衣 服或裹 上湿毛 毯、湿 被褥勇 敢地冲 出去
4.偏离朗伯一比尔定律的原因
定量分析时，通常液层 厚度是相同的，按照比尔 定律，浓度与吸光度之间 的关系应该是一条通过直 角坐标原点的直线。但在 实际工作中，往往会偏离 线性而发生弯曲。
透光度T （透射比）Transmittance
定义透光度：
T It I0
T 取值为0.0 ~ 1.0 全部吸收 ~~~~ 全部透射
吸光度A (Absorbance）
定义吸光度 ：
A 取值为 0.0 ~∞
二者关系为：
A lg I 0 It
全部透射~~~全部吸收
A = lg(1/T) = -lgT
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
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max
ε
max
167
1480
CH3CL
CH3NH2 CH3OH
V=1 电子激发态
V=0 双原子分子能级跃迁示意图
电子基态
第一章 紫 外 光 谱 ultraviolet spectra UV
电子光谱：由电子跃迁而产生的吸收光谱的总称， 包括紫外光谱和可见光谱。
紫外吸收光谱：（又称紫外光谱）分子中的某些价 电子吸收一定波长的紫外光后由低能级（基态） 跃迁到高能级（激发态）而产生的光谱。
干扰时所呈现的特征谱图而进行分析测试的，所以此方法具有
简单、快速、准确、费样少等优点，故发展迅速，广为使用。 目 的 要 求：
本课程的主要目的是使学生了解目前国内外分析领域常用的大
型分析仪器及其分析化合物的原理；能够做到对未知化合物选 择正确的分析方法、得到理想的分析结果。
绪
论
一 光与原子、分子的相互作用
分子能量有许多部分组成，分子的总能量如果用ET表示，则 ET = E0 + Et + Ee + Ev + Er E0 : 零点能，分子内在的能量，它不随分子运动而改变； Et ：分子平动能，Et ＝f(t),它的变化不产生光谱； Ee ：分子中的电子能量； Ev ：分子的振动能量； Er ：分子的转动能量；
近紫外线分为长波紫外线（UVA，320-400nm）中波紫外线（UVB， 290-320nm）短波紫外线（UVC，190-290nm），其中UVC在臭氧层 被吸收，不会到达地面，对皮肤有伤害的是UVA和UVB。
二、分子轨道的概念和电子能级的跃迁 1、基本知识 n电子：指在杂原子N、O、S等中未参与成键的孤对电子； π 电子：形成π 键的电子，π 键主要是不饱和键；
光的分类与光谱区域
可 见 nm 红 外 μm 微 波 cm 射 频 cm
紫 外 nm
外层电子 外层电子 分子振动， 转动能级 紫外光谱 可见吸收 红外光谱 原子光谱 光谱
3 分子吸收光能后的变化
两能级间的能级差用Δ E表示，则：
Δ E2,1＝E2－E1
Δ E3,1＝E3－E1
E4 E3 E2 E1 能级跃迁示意图
第一节
一、紫外光谱区域
光波 ～x 射 线
紫外光谱的基本原理
远紫外 10 ～ 200
近紫外
可见光
红外 光～ 800 ～
波长nm ～10
200 ～ 400 400 ～ 800
紫外光区的波长范围：10～400nm
远紫外：10～200nm，亦称真空紫外
紫外光 近紫外：200～400，亦称石英紫外（本章重点）
仪
器
分
析
学时分配：(共60学时) 讲课：40学时 实验：16学时 考试：2 学时 辅导: 2 学时 教材： 实用有机物波谱分析
崔永芳著
参考书： 仪器分析 光谱分析与色谱分析 波谱分析在精细化工中的应用
化学工业出版社 北京大学出版社 中国石化出版社
波谱分析法：主要是根据有机化合物的分子或原子在受到外界
π 成键 σ 成键
电子能级示意图
由图可知：它们发生能级跃迁时所需的能量大小是不 同,其次序是： σ →σ
*
>
π →π * > n →σ * > n →π *
(1)、σ→σ*
此跃迁所需能量最大，所以最不易激发，如饱和碳氢化合物 中只含有σ 电子，其跃迁在远紫外区，即 λ
max<
200nm。
如：
CH4 : λ
其能量比1S原子轨道低，另一个叫做σ
1S
1S成键轨道，
*反键轨道，其能量
比1S原子轨道高，两个原子轨道形成两个分子轨道。
一个H原子只有一个1S原子轨道，成键时两个H原子的两个1S 电子（自旋方向相反）进入能量较低的σ
1S成键轨道，使体
系的能量降低，这就形成了H-H σ 单键。
又例：
He原子有两个1S电子，所以当两个He原子靠近时，两 个He原子共有两对（四个）1S电子，因此，一对1S电 子进入σ 1S成键轨道，这时成键轨道已被占满，另一 对1S电子只能进入σ
1 光的二像性： 波动性：γ λ ＝ 微粒性： E=hγ C ( C=3.0×108m/s ) ( h=6.63×10-34J ·S )
波数与波长关系：γ ＝1／λ
λ :nm
γ :Hz
γ :cm-1
E:光子能量( E/ev)
2 光的分类与光谱区域
表1－1
电子波 项目 波长 跃迁类型 波谱方法 ～10 nm 10～400 400～800 0.5～50 0.1～10 10～ 核自旋 核磁共振 γ x射线
σ 电子：形成σ 键的电子，σ 键主要是单键；
电子与其它部分联系的紧密程度（从大到小）一般是：
σ 电子 > π 电子 &g λ
max
=125nm
CH3CH3
=135nm
2 分子轨道的初步概念
分子轨道理论认为：当两个氢（H）原子靠近时，H的两个
1S原子轨道可组成两个分子轨道。一个叫做σ
1S *反键轨道，进入成键轨道的一
对电子使体系能量降低，但是进入反键轨道的一对电
子使体系能量升高，两者抵消等于没有进入分子轨道
一样，所以He原子靠近时实际上并没有形成共价键。
除了有S电子外还有P电子，两个2S原子轨道组成两个分子
轨道σ2S、σ*2S，6个2P原子轨道组成6个分子轨道，其中，两
个是σ分子轨道σ2P、σ*2P,4个π分子轨道πy2P、πz2P、π*y2P、 π*z2P (不带*是成键轨道，带*是反键轨道)。
在绝大多数有机化合物中基态时非键轨道以下的各个分 子成键轨道被电子占满，而更高能量的反键轨道则没有被 电子占满，分子的电子跃迁就是从电子被占满的各个基态 成键轨道向反键轨道跃迁
3 有机物分子吸收紫外光引起的电子跃迁类型
σ → σ* n → σ* n → π* π → π*
σ *反键
π *反键 n 非键
CH3CH3 环丙烷
max
=125nm
max max
: λ ：λ
=135nm =190nm
也就是说：在近紫外区没有饱和碳氢化合物的紫外光谱。
(2)、n→σ*
杂原子N、O、S、X（卤素）中都含有n电子，由于n电子比σ 电 子能量高许多，所以n→σ *跃迁所需的能量较小，n→σ *跃迁 形成的谱带比σ →σ *跃迁谱带波长长。 因而一些含杂原子的碳氢化合物在近紫外有吸收峰，一般吸收 发生在λ ＝250～150nm，但主要在200nm以下，因此大部分还 是在远紫外。如： 化合物 H2 O λ
ε
max
167
1480
CH3CL
CH3NH2 CH3OH
V=1 电子激发态
V=0 双原子分子能级跃迁示意图
电子基态
第一章 紫 外 光 谱 ultraviolet spectra UV
电子光谱：由电子跃迁而产生的吸收光谱的总称， 包括紫外光谱和可见光谱。
紫外吸收光谱：（又称紫外光谱）分子中的某些价 电子吸收一定波长的紫外光后由低能级（基态） 跃迁到高能级（激发态）而产生的光谱。
干扰时所呈现的特征谱图而进行分析测试的，所以此方法具有
简单、快速、准确、费样少等优点，故发展迅速，广为使用。 目 的 要 求：
本课程的主要目的是使学生了解目前国内外分析领域常用的大
型分析仪器及其分析化合物的原理；能够做到对未知化合物选 择正确的分析方法、得到理想的分析结果。
绪
论
一 光与原子、分子的相互作用
分子能量有许多部分组成，分子的总能量如果用ET表示，则 ET = E0 + Et + Ee + Ev + Er E0 : 零点能，分子内在的能量，它不随分子运动而改变； Et ：分子平动能，Et ＝f(t),它的变化不产生光谱； Ee ：分子中的电子能量； Ev ：分子的振动能量； Er ：分子的转动能量；
近紫外线分为长波紫外线（UVA，320-400nm）中波紫外线（UVB， 290-320nm）短波紫外线（UVC，190-290nm），其中UVC在臭氧层 被吸收，不会到达地面，对皮肤有伤害的是UVA和UVB。
二、分子轨道的概念和电子能级的跃迁 1、基本知识 n电子：指在杂原子N、O、S等中未参与成键的孤对电子； π 电子：形成π 键的电子，π 键主要是不饱和键；
光的分类与光谱区域
可 见 nm 红 外 μm 微 波 cm 射 频 cm
紫 外 nm
外层电子 外层电子 分子振动， 转动能级 紫外光谱 可见吸收 红外光谱 原子光谱 光谱
3 分子吸收光能后的变化
两能级间的能级差用Δ E表示，则：
Δ E2,1＝E2－E1
Δ E3,1＝E3－E1
E4 E3 E2 E1 能级跃迁示意图
第一节
一、紫外光谱区域
光波 ～x 射 线
紫外光谱的基本原理
远紫外 10 ～ 200
近紫外
可见光
红外 光～ 800 ～
波长nm ～10
200 ～ 400 400 ～ 800
紫外光区的波长范围：10～400nm
远紫外：10～200nm，亦称真空紫外
紫外光 近紫外：200～400，亦称石英紫外（本章重点）
仪
器
分
析
学时分配：(共60学时) 讲课：40学时 实验：16学时 考试：2 学时 辅导: 2 学时 教材： 实用有机物波谱分析
崔永芳著
参考书： 仪器分析 光谱分析与色谱分析 波谱分析在精细化工中的应用
化学工业出版社 北京大学出版社 中国石化出版社
波谱分析法：主要是根据有机化合物的分子或原子在受到外界
π 成键 σ 成键
电子能级示意图
由图可知：它们发生能级跃迁时所需的能量大小是不 同,其次序是： σ →σ
*
>
π →π * > n →σ * > n →π *
(1)、σ→σ*
此跃迁所需能量最大，所以最不易激发，如饱和碳氢化合物 中只含有σ 电子，其跃迁在远紫外区，即 λ
max<
200nm。
如：
CH4 : λ
其能量比1S原子轨道低，另一个叫做σ
1S
1S成键轨道，
*反键轨道，其能量
比1S原子轨道高，两个原子轨道形成两个分子轨道。
一个H原子只有一个1S原子轨道，成键时两个H原子的两个1S 电子（自旋方向相反）进入能量较低的σ
1S成键轨道，使体
系的能量降低，这就形成了H-H σ 单键。
又例：
He原子有两个1S电子，所以当两个He原子靠近时，两 个He原子共有两对（四个）1S电子，因此，一对1S电 子进入σ 1S成键轨道，这时成键轨道已被占满，另一 对1S电子只能进入σ
1 光的二像性： 波动性：γ λ ＝ 微粒性： E=hγ C ( C=3.0×108m/s ) ( h=6.63×10-34J ·S )
波数与波长关系：γ ＝1／λ
λ :nm
γ :Hz
γ :cm-1
E:光子能量( E/ev)
2 光的分类与光谱区域
表1－1
电子波 项目 波长 跃迁类型 波谱方法 ～10 nm 10～400 400～800 0.5～50 0.1～10 10～ 核自旋 核磁共振 γ x射线
σ 电子：形成σ 键的电子，σ 键主要是单键；
电子与其它部分联系的紧密程度（从大到小）一般是：
σ 电子 > π 电子 &g λ
max
=125nm
CH3CH3
=135nm
2 分子轨道的初步概念
分子轨道理论认为：当两个氢（H）原子靠近时，H的两个
1S原子轨道可组成两个分子轨道。一个叫做σ
1S *反键轨道，进入成键轨道的一
对电子使体系能量降低，但是进入反键轨道的一对电
子使体系能量升高，两者抵消等于没有进入分子轨道
一样，所以He原子靠近时实际上并没有形成共价键。
除了有S电子外还有P电子，两个2S原子轨道组成两个分子
轨道σ2S、σ*2S，6个2P原子轨道组成6个分子轨道，其中，两
个是σ分子轨道σ2P、σ*2P,4个π分子轨道πy2P、πz2P、π*y2P、 π*z2P (不带*是成键轨道，带*是反键轨道)。
在绝大多数有机化合物中基态时非键轨道以下的各个分 子成键轨道被电子占满，而更高能量的反键轨道则没有被 电子占满，分子的电子跃迁就是从电子被占满的各个基态 成键轨道向反键轨道跃迁
3 有机物分子吸收紫外光引起的电子跃迁类型
σ → σ* n → σ* n → π* π → π*
σ *反键
π *反键 n 非键
CH3CH3 环丙烷
max
=125nm
max max
: λ ：λ
=135nm =190nm
也就是说：在近紫外区没有饱和碳氢化合物的紫外光谱。
(2)、n→σ*
杂原子N、O、S、X（卤素）中都含有n电子，由于n电子比σ 电 子能量高许多，所以n→σ *跃迁所需的能量较小，n→σ *跃迁 形成的谱带比σ →σ *跃迁谱带波长长。 因而一些含杂原子的碳氢化合物在近紫外有吸收峰，一般吸收 发生在λ ＝250～150nm，但主要在200nm以下，因此大部分还 是在远紫外。如： 化合物 H2 O λ