第六章紫外光谱和荧光光谱
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第六章 仪器分析 荧光分析法
x射线荧光分析法原子受x射线激发原子荧光分析法原子特征谱线激发荧光分析法紫外可见光激发基态分子吸收一定能量后跃迁至激发态当激发态分子以辐射跃迁形式将其能量释放返回基态时便产生分子发射光依据激发的模式不同分子发光分为光致发光按激发的类型又可分为荧光和磷光两种热致发光场致发光和化学发光等
第6章 荧光分析法
磷光发射：电子由第一激发三重态的最低 振动能级→基态（ T1 → S0跃迁）。
1.基本原理
无辐射跃迁方式 振动弛豫：同一电子能级内以热能量交换形式 由高振动能级至低相邻振动能级间的跃迁。
内转换：能量差较小的激发态之间，部分能量 重叠，激发态由高电子能级转移至低电子能级 的无辐射能级交换。
外转换：激发分子与溶剂或其他分子之间产生 相互作用而转移能量的非辐射跃迁；外转换使 荧光或磷光减弱或“猝灭”。 体系间跨越：不同多重态,有重叠的振动能级间 的非辐射跃迁。
2.荧光分光光度计
（2）单色器 选择激发光波长的第一单色器 选择发射光(测量)波长的第二单色器
（3）样品池
低荧光的玻璃或石英 方形适用于90°测量 （4）检测器 光电倍增管 （5）读出装臵
2.荧光分光光度计
2.2 仪器的校正
(1)灵敏度校正 (2)波长校正 (3)激发光谱和荧光光谱的校正
3.分析方法 3.1 荧光强度与物质浓度的关系
1.基本原理
（3）影响荧光强度的外部因素
① 温度 温度升高，荧光物质的荧光效率和荧光 强度下降。 其中一个原因是分子的内部能量转化作 用。当激发分子接受额外热能时，有可能使 激发能转换为基态的振动能量，随后迅速振 动弛豫而丧失振动能量。另一个原因是碰撞 频率增加，使外转换的去活几率增加。
1.基本原理
1.基本原理
1.基本原理
第6章 荧光分析法
磷光发射：电子由第一激发三重态的最低 振动能级→基态（ T1 → S0跃迁）。
1.基本原理
无辐射跃迁方式 振动弛豫：同一电子能级内以热能量交换形式 由高振动能级至低相邻振动能级间的跃迁。
内转换：能量差较小的激发态之间，部分能量 重叠，激发态由高电子能级转移至低电子能级 的无辐射能级交换。
外转换：激发分子与溶剂或其他分子之间产生 相互作用而转移能量的非辐射跃迁；外转换使 荧光或磷光减弱或“猝灭”。 体系间跨越：不同多重态,有重叠的振动能级间 的非辐射跃迁。
2.荧光分光光度计
（2）单色器 选择激发光波长的第一单色器 选择发射光(测量)波长的第二单色器
（3）样品池
低荧光的玻璃或石英 方形适用于90°测量 （4）检测器 光电倍增管 （5）读出装臵
2.荧光分光光度计
2.2 仪器的校正
(1)灵敏度校正 (2)波长校正 (3)激发光谱和荧光光谱的校正
3.分析方法 3.1 荧光强度与物质浓度的关系
1.基本原理
（3）影响荧光强度的外部因素
① 温度 温度升高，荧光物质的荧光效率和荧光 强度下降。 其中一个原因是分子的内部能量转化作 用。当激发分子接受额外热能时，有可能使 激发能转换为基态的振动能量，随后迅速振 动弛豫而丧失振动能量。另一个原因是碰撞 频率增加，使外转换的去活几率增加。
1.基本原理
1.基本原理
1.基本原理
紫外-可见分光光度法
30.01mg→100ml 5→50ml 浓度为30.01ug/ml
E=A / C C为100ml溶液中所含被测物质的重量 （按干燥品或无水物计算），g
（C = 0.003001g ×（1-水分）/ 100ml)
二.鉴别: 按各该品种项下的规定，测定供试品
溶液在有关波长处的最大及最小吸收，有 的并须测定其各最大吸收峰值或最大吸收 与最小吸收的比值，均应符合规定。
在高精度的分析测定中（紫外区尤其 重要），吸收池要挑选配对。因为吸收池 材料本身的吸光特征以及吸收池的光程长 度的精度等对分析结果都有影响。
玻璃吸收池因为能吸收紫外光，故只 能用于320nm以上的可见光区。
石英吸收池因不吸收紫外光而常用 于3０0nm以下的紫外光区，但也可用于 可见光区。
最常用的光路长度为: 1cm的吸收池。
表示方法：
（1）百分吸收系数（E）：
以
E 1% 1cm
表示。
E=A/C(%)×L(cm)
中国药典规定的吸收系数即为
E 1% 1cm
。
在用吸收系数法计算含量时，E11c%m 通常要
大于100
（2）摩尔吸收系数（ε）：
当溶液的浓度（C）为1mol/L,光路长 度（L）为1cm时，相应的吸光度为摩尔吸 收系数，以ε表示。
通常使用的紫外-可见分光光度计的工作波长 范围为190～900nm。
第二节 光吸收基本定律和吸收系数
1.光吸收基本定律： 比尔—郎伯（Beer—Lambert）定律
为光吸收基本定律，是分光光度分析的 理论基础。 Lambert于1730年提出了光 强度与吸收介质厚度的关系。1852年 Beer提出了光强度与吸收介质中吸光物 质浓度之间的关系。
光源为空心阴极灯。每种元素都 有各自的空心阴极灯，因此原子 吸收光谱是锐线光谱。
E=A / C C为100ml溶液中所含被测物质的重量 （按干燥品或无水物计算），g
（C = 0.003001g ×（1-水分）/ 100ml)
二.鉴别: 按各该品种项下的规定，测定供试品
溶液在有关波长处的最大及最小吸收，有 的并须测定其各最大吸收峰值或最大吸收 与最小吸收的比值，均应符合规定。
在高精度的分析测定中（紫外区尤其 重要），吸收池要挑选配对。因为吸收池 材料本身的吸光特征以及吸收池的光程长 度的精度等对分析结果都有影响。
玻璃吸收池因为能吸收紫外光，故只 能用于320nm以上的可见光区。
石英吸收池因不吸收紫外光而常用 于3０0nm以下的紫外光区，但也可用于 可见光区。
最常用的光路长度为: 1cm的吸收池。
表示方法：
（1）百分吸收系数（E）：
以
E 1% 1cm
表示。
E=A/C(%)×L(cm)
中国药典规定的吸收系数即为
E 1% 1cm
。
在用吸收系数法计算含量时，E11c%m 通常要
大于100
（2）摩尔吸收系数（ε）：
当溶液的浓度（C）为1mol/L,光路长 度（L）为1cm时，相应的吸光度为摩尔吸 收系数，以ε表示。
通常使用的紫外-可见分光光度计的工作波长 范围为190～900nm。
第二节 光吸收基本定律和吸收系数
1.光吸收基本定律： 比尔—郎伯（Beer—Lambert）定律
为光吸收基本定律，是分光光度分析的 理论基础。 Lambert于1730年提出了光 强度与吸收介质厚度的关系。1852年 Beer提出了光强度与吸收介质中吸光物 质浓度之间的关系。
光源为空心阴极灯。每种元素都 有各自的空心阴极灯，因此原子 吸收光谱是锐线光谱。
大连理工分析化学课件-第6章 紫外-可见分光光度法
生色团：
最有用的紫外–可见光谱是由π→π* 和 n→π* 跃迁产生的。这两种跃迁均要求有 机物分子中含有不饱和基团。这类含有π键 的不饱和基团称为生色团。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：
有一些含有n电子的基团(如-OH、-OR、NH2、-NHR、-X等)，它们本身没有生色功 能（不能吸收λ>200 nm的光），但当它们 与生色团相连时，就会发生 n–π共轭作用， 增强生色团的生色能力（吸收波长向长波 方向移动，且吸收强度增加），这样的基 团称为助色团。
电荷转移跃迁在跃迁选律上属于允许跃迁，其摩 尔吸收系数一般都较大（约104），适宜于微量金 属的检出和测定。
电荷转移跃迁在紫外区或可见光呈现荷移光谱， 荷移光谱的最大吸收波长及吸收强度与电荷转移 的难易程度有关。
例：Fe3+与SCN-形成血红色配合物，在490 nm处 有强吸收峰。其实质是发生了如下反应：
分为：光谱分析法和非光谱分析法。
光谱分析法是指在光（或其他能量）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
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收光度法，主要有：
红外吸收光谱（IR）：分子振动光谱，吸收光波长 范围2.5～1000 μm ，主要用于有机化合物结构鉴定。
紫外区：氢、氘灯。发射185～400 nm的连续光谱。
基本组成（续）
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任一波 长单色光的光学系统。
色散元件是其核心部分，多采用棱镜或光栅。
紫外分光光度计及液相色谱仪的原理及使用
一、紫外光谱与荧光光谱在产生原理上有何不同？荧光光谱有何特点？产生荧光光谱的先决条件是什么?1、紫外线光谱产生原理：紫外－可见吸收光谱是物质中分子吸收200-800nm光谱区内的光而产生的。
这种分子吸收光谱产生于价电子和分子轨道上的电子在电子能级跃迁，当这些电子吸收了外来辐射的能量就从一个能量较低的能级跃迁到一个能量较高的能级。
因此，每一跃迁都对应着吸收一定的能量辐射。
具有不同分子结构的各种物质，有对电磁辐射显示选择吸收的特性。
吸光光度法就是基于这种物质对电磁辐射的选择性吸收的特性而建立起来的，它属于分子吸收光谱。
跃迁所吸收的能量符合波尔条件。
当光照射在物质上时，其中某些光被选择性地吸收，当辐射能等于分子中的电子从低能态跃迁到高能态所需能量时，则分子对光产生吸收，即产生了分子吸收光谱。
荧光光谱产生的原理：物质分子吸收某一波长（激发波长）辐射能被激发后，电子以无辐射方式从高激发态跃迁至第一电子激发态的最低振动能级并释放部分能量，再以辐射的方式释放另一部分能量，该辐射能（光）即为荧光，其波长为发射波长，而产生的光谱即为荧光光谱。
2、荧光光谱特点：（1）以荧光强度对激发波长作图，得到激发光谱；同样以荧光强度对发射波长作图得荧光光谱。
激发光谱与发射光谱的图形几乎是镜面对称。
（2）基于物质吸收光后仅释放部分能量来发射荧光，故发射波长大于激发光波长（3）荧光波长是不变的，光谱的形状与激发波长大小无关3、产生荧光光谱的先决条件是：（1）具有较强的紫外-可见光吸收（2）具有一定的荧光效率二、1、在紫外-可见光测试中所用的比色杯与荧光测试时用的比色杯有何不同？在紫外-可见光测试中所用的比色杯为两面透光，荧光测试为四面透光2、玻璃比色杯与石英比色杯各自的适用波长范围？有一个物质的最大吸收为254nm，另一物质的最大吸收为500nm，这两种物质分别可选用哪几种比色杯？玻璃：320nm以上石英：≥210nm第二种物质两种比色杯都可以用，第一种物质则只能用石英比色杯。
《仪器分析》荧光分析法
500 nm
3.吸收光谱、激发光谱与荧光光为相似。
F
激发光谱
（2）镜像规则 通常荧光光谱与激发光谱（吸收光谱）大致 呈镜像对称。
4 3 2 1
S1
4 3 2 1
S0
（3）Stokes位移 Stokes位移是指激发光谱与荧光光谱之间 的波长差值。荧光的波长总是大于激发光的波长。
三、样品池
四、检测器
通常用石英杯，四面透光
光电倍增管
与激发光源垂直，为了消除激发光对荧光 测量的干扰
问题：荧光分光光度计与紫外-可见分光光度 计有何异同点？
紫外-可见分光光度计:
光源 单色器 样品池 检测器 数据处理 仪器控制
荧光分光光度计:
光源 激发 单色器 样品池 荧光 单色器 检测器 数据处理 仪器控制
荧光法与UV-Vis法的比较： 相同点：
都需要吸收紫外 - 可见光，产生电子能级跃迁。
荧光法与UV-Vis法的比较：
不同点：
UV-Vis法测定的是物质溶液对紫外-可 见光的吸收程度 (A) 。
荧光法测定的是物质经紫外-可见光照 射后发射出的荧光强度(F)。
本章作业
P64 三计算题 1. P65 四简答题 3、4、
紫外-可见分光光度计 吸收池
荧光分光光度计 吸收池
It
It IF,p I0
I0
荧光光度计
第三节
定量分析方法
F= K c （εcL≤0.05 ） —— 定量分析的依据 方法：标准曲线法和标准对比法
1. 标准曲线法——最常用的定量分析方法
浓度 C1 C2 C3 C4 C5 Cx 荧光强度 F1 F2 F3 F4 F5 Fx
紫外光谱和荧光光谱
12
紫外-可见分光光度计
13
基本组成
光源 单色器 样品室 检测器 显示
一、光源
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。
14
波谱分析-UV
可见光区：钨灯作为光源，其辐射波长范围在320～ 2500nm。
紫外区：氢、氘灯。发射185～400 nm的连续光谱。
10
因为只有由π→π＊和n→π＊跃迁才能产生紫外可见 吸收，而这两种跃迁均要求有机物分子中含有不饱和 基团，所以这类含有π键的不饱和基团称为生色团。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 。 2、助色团（auxochrome)： 有一些含有n电子的基团(如—OH、—OR、—NH２ 、—NHR、—X等)，它们本身没有生色功能(不能吸收 λ>200nm的光)，但当它们与生色团相连时，就会发生 n—π共轭作用，增强生色团的生色能力
16
五、结果显示记录系统 检流计、数字显示、微机进行仪器自动控制和结果 处理。
17
波谱分析-UV
有机化合物的紫外吸收光谱特征 一、非共轭有机化合物
1、饱和化合物
（1）烷烃 饱和烷烃C—C，C—H 只产生σ→σ* 跃迁， λmax ＜ 150 nm ，在近紫外区无吸收。因而饱和烷 烃可用作紫外吸收测定的溶剂。 如， CH4 λmax=125 nm； CH3CH3 λmax=135 nm
2015-5-6
25
HO
OH
O
O
O O
OH
-
O O-
H+
酸式型体只有一个
碱式型体整个分子是
C=O与苯环共轭，因
医学影像技术《第六章 光疗法-授课提纲》
第六章光疗法【教学目标】1.掌握光疗法的概念，分类；光疗法的作用及临床应用。
2.熟悉光疗法的操作考前须知。
3.了解光的物理特性，治疗原理。
【教学内容】第一节概述光疗法〔light therapy〕就是利用人工光源或自然光源防治疾病和促进机体康复的治疗方法。
光疗法主要包括：红外线疗法；可见光疗法；紫外线疗法；激光疗法光谱光谱〔spectrum〕是复色光经过色散系统〔如棱镜、光栅〕分光后，被色散开的单色光，按波长〔或频率〕大小而依次排列的图案，全称为光学频谱。
可见光谱是电磁波谱中人眼可见的一局部，在这个波长范围内的电磁辐射被称作可见光。
光的根本理化学效应热效应；光电效应；光化学效应；荧光和磷光；光的照射深度第二节红外线疗法在光谱中波长范围在760nm～400um之间的这一段光线称为红外线，红外线是不可见光线。
应用红外线防治疾病和促进机体康复的治疗方法称为红外线疗法〔infrared radiation therapy〕一、红外线物理特性远红外线或称长波红外线；波长1.5um～400um；穿透皮肤的深度仅达0.05mm～2mm近红外线或称短波红外线；波长0.76um～1.5um；穿透深度可达5～10mm红外线不能引起视觉效应其光子能量小，被组织吸收后不能引起光化反响和光电效应，只能引起分子的振动而产生热效应，使组织温度升高。
二、治疗原理及治疗作用红外线治疗原理1. 红外线的红斑反响足够强度和剂量2. 人体对红外线的反射和吸收有、无色素沉着的皮肤反射40％和60％能量。
3. 红外线穿透人体的深度长波红外线-0.05～2mm，短波红外线-10mm4. 温热效应出现主动性充血，使皮温升高。
5. 器官系统的变化可使心率、呼吸加速；改善肾脏的血液循环；对心血管系统，神经系统都有一定的调节作用。
红外线治疗作用：缓解肌肉痉挛；镇痛作用；改善局部血循环；促进组织再生；减轻术后粘连；软化瘢痕三、治疗技术红外线疗法设备1. 红外线辐射器：临床上常用的有周林频谱仪，桥式远红外线等。
第六章荧光法
CH3
CH3
CH3 CH3
维生素E： 激发波长295nm 发射波长324nm
硫色素荧光法
K 3 Fe(CN ) 6 NaOH 维生素B1
溶解后 （铁氰化钾）氧化
酸 正丁醇 荧光消失 硫色素 蓝色荧光 碱
激发λ=365nm； 发射λ=435nm
N H3C N
4.猝灭剂（quencher）的影响 荧光猝灭：是指荧光物质分子与溶剂或其它 溶质分子相互作用，引起荧光强度降低、消 失或荧光强度与浓度不呈现线性关系的现象。
引起荧光猝灭的物质，称为猝灭剂，如 卤素离子、重金属离子、氧分子、硝基化合 物、重氮化合物、羰基化合物等吸电子极性 物质。
荧光猝灭的主要原因是碰撞猝灭。 碰撞猝灭：处于激发单重态的荧光分子 与猝灭剂碰撞后，使激发态分子以无辐 射跃迁回到基态，产生猝灭。
CH 2 NH 2 HCl
N S
CH 3 C 2 H 4 OH
硫胺素
N H3C N N
N S
CH 3 C 2H 4OH
硫色素
四、环境对荧光的影响
1.温度的影响 一般说来，大多数荧光物质的溶液随 着温度的降低，荧光效率和荧光强度将增 加，相反，温度升高荧光效率将下降。 如荧光素的乙醇溶液在0℃以下每降低10 ℃，荧光效率增加3%，冷至-80℃时，荧光 效率为100%。
荧光
延迟荧光
磷光
系间串越 内转换
外转换
振动弛豫
激发态停留时间短、返回速度快的途径，发生的几率大， 发光强度相对大。 荧光：10-7～10 -9 s,第一激发单重态的最低振动能级→基态。 磷光：10-4～10s，第一激发三重态的最低振动能级→基态。
辐射跃迁: 荧光：受光激发的分子从第一激发单重态的最低振 动能级回到基态所发出的辐射。寿命为10-9 ~ 10 -7s。 由于是相同多重态之间的跃迁，几率较大，速度快。 磷光： 从第一激发三重态的最低振动能级回到基态 所发出的辐射。由于磷光的产生伴随自旋多重态的 改变，辐射速度远小于荧光，磷光寿命为10-4 ~10s。
第六章 紫外光谱与荧光光谱
p 3 4 5 H（CH=CH）n H
吸 光 系 数
n=3
n=5
波长
2、超共轭效应
当烷基与共轭体系相连时， σ 电子与共轭体系的p电子
云产生一定程度的重叠，扩大了共轭范围，使跃迁能量
降低，吸收红移。
max（nm） 苯 甲苯 间二甲苯
1，3，5-三甲苯
max 200 300 300 305 300
举例:
如乙烯基、羰基、硝基、偶氮基—N＝N—、 乙炔基、腈基、苯等。
O HC
O C CH3
2、助色团：
有一些含有n电子的基团(如—OH、—OR、—NH２、— NHR、—X等)，它们本身没有生色功能(不能吸收λ>200nm 的光)，但当它们与生色团相连时，就会发生n—π共轭作用， 增强生色团的生色能力(吸收波长向长波方向移动，且吸收 强度增加)，这样的基团称为助色团。
在近紫外或可见光区有吸收，其特点是在 270~350nm ，吸
光系数较小在100以内，为弱带，该跃迁为禁阻跃迁。 如：甲基乙烯基丙酮： λmax为324nm
小结： 紫外光谱一般指近紫外区，即 200-400nm，那 么就只能观察 p p *和 n p *跃迁。也就是说紫外 光谱只适用于分析分子中具有不饱和结构的化合物。
5、肩峰：吸收曲线在下降或上升处有停顿，或吸收稍微 增加 或降低的峰，是由于主峰内隐藏有其它峰。
吸 光 系 数
波长
六、紫外光谱的表示法
紫外光谱图是由横坐标、纵坐标和吸收曲线组成的。
横坐标表示吸收光的波长，用nm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) T = I / I0。 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。
吸 光 系 数
n=3
n=5
波长
2、超共轭效应
当烷基与共轭体系相连时， σ 电子与共轭体系的p电子
云产生一定程度的重叠，扩大了共轭范围，使跃迁能量
降低，吸收红移。
max（nm） 苯 甲苯 间二甲苯
1，3，5-三甲苯
max 200 300 300 305 300
举例:
如乙烯基、羰基、硝基、偶氮基—N＝N—、 乙炔基、腈基、苯等。
O HC
O C CH3
2、助色团：
有一些含有n电子的基团(如—OH、—OR、—NH２、— NHR、—X等)，它们本身没有生色功能(不能吸收λ>200nm 的光)，但当它们与生色团相连时，就会发生n—π共轭作用， 增强生色团的生色能力(吸收波长向长波方向移动，且吸收 强度增加)，这样的基团称为助色团。
在近紫外或可见光区有吸收，其特点是在 270~350nm ，吸
光系数较小在100以内，为弱带，该跃迁为禁阻跃迁。 如：甲基乙烯基丙酮： λmax为324nm
小结： 紫外光谱一般指近紫外区，即 200-400nm，那 么就只能观察 p p *和 n p *跃迁。也就是说紫外 光谱只适用于分析分子中具有不饱和结构的化合物。
5、肩峰：吸收曲线在下降或上升处有停顿，或吸收稍微 增加 或降低的峰，是由于主峰内隐藏有其它峰。
吸 光 系 数
波长
六、紫外光谱的表示法
紫外光谱图是由横坐标、纵坐标和吸收曲线组成的。
横坐标表示吸收光的波长，用nm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) T = I / I0。 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。
第6章 电子吸收光谱
2). 对于给定的自旋多重度(2S＋1)值，L值越大， 能量越低；
3). 对于自旋多重度（2S＋1）值和 L值相同的光 谱支项，
对于半满前的组态, J值越小,能量越低；对于半 满后的组态， J值越大,能量越低，例如,
对 d1, d9 d2,d8 d3,d7 d4,d6
d5
2D
3F
4F
5D
6S
对 Eu3+ (4f6) 7F0<7F1<7F2 < ···<7F6
H
E + T1 + T1 + T2
I
A1 + A2 + E + T1 + T2 + T2
3). 利用量子力学方法计算各配位场能级的能量。 以及它们随Δo的变化，并依据计算结果绘制成光谱 项图，即Orgel 图和 Tanabe-Sugano 图。例如 对d1 和d2组态的配合物，则
a). 先推求光谱项
对 d1 2D;
对 d2 3F, 3P, 1G, 1D, 1S
b). 然后确定dn 组态离子在八面体场中的配位场 能级：
例如， 对 d1组态（在八面体场中） :
2D
2Eg, 2T2g
对 d2组态（在八面体场中） :
3F
3A2g, 3T1g, 3T2g
3P
3T1g
1S
1A1g
1D
1Eg, 1T2g
1G
ⅱ). dn and dn+5 组态具有不同的 2s+1值和不同 的光谱项，但对于相同的L值谱项(2D,5D)具有 相同的分裂样式（如d1 和 d6);
ⅲ). 对于某一给定的组态(如 d1),在八面体场中 的配位场能级顺序正好与在四面体场中相反。
3). 对于自旋多重度（2S＋1）值和 L值相同的光 谱支项，
对于半满前的组态, J值越小,能量越低；对于半 满后的组态， J值越大,能量越低，例如,
对 d1, d9 d2,d8 d3,d7 d4,d6
d5
2D
3F
4F
5D
6S
对 Eu3+ (4f6) 7F0<7F1<7F2 < ···<7F6
H
E + T1 + T1 + T2
I
A1 + A2 + E + T1 + T2 + T2
3). 利用量子力学方法计算各配位场能级的能量。 以及它们随Δo的变化，并依据计算结果绘制成光谱 项图，即Orgel 图和 Tanabe-Sugano 图。例如 对d1 和d2组态的配合物，则
a). 先推求光谱项
对 d1 2D;
对 d2 3F, 3P, 1G, 1D, 1S
b). 然后确定dn 组态离子在八面体场中的配位场 能级：
例如， 对 d1组态（在八面体场中） :
2D
2Eg, 2T2g
对 d2组态（在八面体场中） :
3F
3A2g, 3T1g, 3T2g
3P
3T1g
1S
1A1g
1D
1Eg, 1T2g
1G
ⅱ). dn and dn+5 组态具有不同的 2s+1值和不同 的光谱项，但对于相同的L值谱项(2D,5D)具有 相同的分裂样式（如d1 和 d6);
ⅲ). 对于某一给定的组态(如 d1),在八面体场中 的配位场能级顺序正好与在四面体场中相反。
紫外光谱与荧光光谱
30
6.4.2 共轭炔化合物
31
6.4.3 α,β-不饱和醛、酮
π*
165nm
320nm
π4
π3
290nm 218nm
π2
π*
n
170nm
π
C=C
π1
CC CO
π
C=O
32
α,β-不饱和醛、酮λmax计算规则
母体及基准值
R CC CO
O 215nm
δ γβ αR
C C CC CO
校正项
O 202nm
10
电荷转移跃迁：
当分子形成络合物或分子内两个大π体系相互 接近时，可发生电荷转移吸收光谱。
四氯苯醌
六甲基苯
11
6.1.4 紫外光谱表示法及其常用术语
1. 紫外吸光带的强度 常用A，ε或lgε表示 2. 紫外光谱的表示法
以图表示：A~λ，ε~λ 以数据表示： λmax，εmax， lgεmax λmax237nm（ε 104） CH3I λmax258nm（ε387） 9 lgε>3.5（ε>5000）,强吸收带 9 lgε2.5~3.5（ε200~5000）,中强吸收带 9 lgε1~2.5（ε10~200）,弱吸收带
链状二烯 214nm
延长共轭双键 +30 环外双键 +5
烷基取代 +5
异环二烯 214nm
-OCOCH3 +0
-OR
+6
-SR
+30
同环二烯 253nm
-Cl, -Br
+5
-NR2
+60
26
计算例子
1 A 2B 3
异环二烯
紫外-可见光谱与荧光光谱
子的吸收特性。被吸收的光子能量等于激发态的能量。
Lambert－Beer定律
Lambert定律指出：被透明介质所吸收的入射光的百分数
与入射光的强度无关。（激光光源除外）
Beer定律指出：被吸收的光的量正比于光程中吸光分子的
浓度。
（稀溶液）
I = I010cl
hv I0 l
A I
A = log(I0/I) = cl
• 如果在260～300nm有中强吸收（ε＝200～1 000），则表示 体系中可能有苯环存在。如果苯环上有共轭的生色基团存在 时，则ε可以大于10 000。
• 如果在250～300nm有弱吸收带则可能含有简单的非共轭并
含有n电子的生色基团，如羰基等。
2 纯度检测
如果有机化合物在紫外可见光区没有明 显的吸收峰，而杂质在紫外区有较强的 吸收，则可利用紫外光谱检验化合物的 纯度。如果有机化合物在紫外可见光区 没有明显的吸收峰，而杂质在紫外区有 较强的吸收，则可利用紫外光谱检验化 合物的纯度。
发射光谱与测试 光致电子激发态是很活泼的
？
可以经过分子内辐射与无辐射跃迁回到 基态，还可以与猝灭剂进行分子间能量 转移、电子转移和化学反应而猝灭。
荧光光谱法基本原理
• 分子的激发与失活
• 分子的多重态 • 单重态： 一个所有电子自旋都配
对的分子的电子状态。大多数有 机物分子的基态是单重态。当基 态一对电子中的一个被激发到较 高能级，其自旋方向不会立刻改 变，分子仍处于单重态。
作为电磁波：可对带电粒子（例如电子与核）和磁偶极 子（如电子自旋和核自旋）施加电力和磁力
偶极子
理解光与分子相互作用的关键概念是： 光的振荡电场可以使电子运动，也就是被激发的电子表现得
Lambert－Beer定律
Lambert定律指出：被透明介质所吸收的入射光的百分数
与入射光的强度无关。（激光光源除外）
Beer定律指出：被吸收的光的量正比于光程中吸光分子的
浓度。
（稀溶液）
I = I010cl
hv I0 l
A I
A = log(I0/I) = cl
• 如果在260～300nm有中强吸收（ε＝200～1 000），则表示 体系中可能有苯环存在。如果苯环上有共轭的生色基团存在 时，则ε可以大于10 000。
• 如果在250～300nm有弱吸收带则可能含有简单的非共轭并
含有n电子的生色基团，如羰基等。
2 纯度检测
如果有机化合物在紫外可见光区没有明 显的吸收峰，而杂质在紫外区有较强的 吸收，则可利用紫外光谱检验化合物的 纯度。如果有机化合物在紫外可见光区 没有明显的吸收峰，而杂质在紫外区有 较强的吸收，则可利用紫外光谱检验化 合物的纯度。
发射光谱与测试 光致电子激发态是很活泼的
？
可以经过分子内辐射与无辐射跃迁回到 基态，还可以与猝灭剂进行分子间能量 转移、电子转移和化学反应而猝灭。
荧光光谱法基本原理
• 分子的激发与失活
• 分子的多重态 • 单重态： 一个所有电子自旋都配
对的分子的电子状态。大多数有 机物分子的基态是单重态。当基 态一对电子中的一个被激发到较 高能级，其自旋方向不会立刻改 变，分子仍处于单重态。
作为电磁波：可对带电粒子（例如电子与核）和磁偶极 子（如电子自旋和核自旋）施加电力和磁力
偶极子
理解光与分子相互作用的关键概念是： 光的振荡电场可以使电子运动，也就是被激发的电子表现得
第六章-兽药残留检测技术--磺胺类
有研究者将TSK凝胶渗透柱和PLRP-S预富集柱串 联使用,用于净化猪组织中的磺胺二甲氧嘧啶、磺 胺甲恶唑和甲氧苄啶。
在线透析
采取在线透析、富集的方法,可测定动物源食品 (肌肉、牛奶和蛋)中的13种磺胺类药物：
利用纤维素膜选择性渗过分析物,到达预富集柱 (C18、XAD-2或XAD-4),干扰杂质用淋洗剂洗去, 浓缩后的分析物被洗脱后,进入分析柱分离。
例如,有机相提取液中的磺胺类药物可以被强酸溶液或 碱性溶液抽提,若将水相提取液调节pH至5.1~5.6,可用二 氯甲烷或乙酸乙酯进行再抽提。
离子对提取法亦有应用,例如,水相提取液调节pH至 10~11,加入四丁基铵离子对试剂,形成磺胺类离子对,可 以被二氯甲烷提取。
用正己烷或乙醚进行液-液萃取,可以脱脂肪。
乙酰化是磺胺的主要代谢产物,无抗菌活性。
体内分布、代谢
磺胺药在体内分布相当广泛。各种组织和体液均能到达。 以血液中含量最高,肝、肾次之,胸水、腹水、滑膜液、房 水中浓度也较高,并能透过胎盘进入胎儿体内。
磺胺药在神经、肌肉及脂肪组织中的含量则较低。
磺胺药主要在肝脏代谢,代谢方式有乙酰化、羟基化、结 合等,其中以乙酰化为主。
同时也被广泛的用作饲料添加剂,用来增肥 犊牛 和猪。
吸收后存在形式
磺胺药吸收后,一部分在血浆中保持游离状态 (游离型),一部分与血浆蛋白相结合(结合型),另 一部分在肝脏中高度乙酰化变成乙酰磺胺。
游离型具抗菌作用,且能透过毛细血管进入各种 体液和组织。
结合型无抗菌活性,也不能透入体液或组织中,但 结合较疏松,能不断分解出游离型磺胺。
基质固相分散法目前只使用C18吸附剂,该方法简便、提 取率和净化能力均高,已应用于鱼肉、牛肉、猪肉和牛 奶样品的预处理。
在线透析
采取在线透析、富集的方法,可测定动物源食品 (肌肉、牛奶和蛋)中的13种磺胺类药物：
利用纤维素膜选择性渗过分析物,到达预富集柱 (C18、XAD-2或XAD-4),干扰杂质用淋洗剂洗去, 浓缩后的分析物被洗脱后,进入分析柱分离。
例如,有机相提取液中的磺胺类药物可以被强酸溶液或 碱性溶液抽提,若将水相提取液调节pH至5.1~5.6,可用二 氯甲烷或乙酸乙酯进行再抽提。
离子对提取法亦有应用,例如,水相提取液调节pH至 10~11,加入四丁基铵离子对试剂,形成磺胺类离子对,可 以被二氯甲烷提取。
用正己烷或乙醚进行液-液萃取,可以脱脂肪。
乙酰化是磺胺的主要代谢产物,无抗菌活性。
体内分布、代谢
磺胺药在体内分布相当广泛。各种组织和体液均能到达。 以血液中含量最高,肝、肾次之,胸水、腹水、滑膜液、房 水中浓度也较高,并能透过胎盘进入胎儿体内。
磺胺药在神经、肌肉及脂肪组织中的含量则较低。
磺胺药主要在肝脏代谢,代谢方式有乙酰化、羟基化、结 合等,其中以乙酰化为主。
同时也被广泛的用作饲料添加剂,用来增肥 犊牛 和猪。
吸收后存在形式
磺胺药吸收后,一部分在血浆中保持游离状态 (游离型),一部分与血浆蛋白相结合(结合型),另 一部分在肝脏中高度乙酰化变成乙酰磺胺。
游离型具抗菌作用,且能透过毛细血管进入各种 体液和组织。
结合型无抗菌活性,也不能透入体液或组织中,但 结合较疏松,能不断分解出游离型磺胺。
基质固相分散法目前只使用C18吸附剂,该方法简便、提 取率和净化能力均高,已应用于鱼肉、牛肉、猪肉和牛 奶样品的预处理。
紫外光谱与荧光光谱
不同波长的光
L
A 末端吸收
最强峰
肩峰 次强峰
峰谷
lmax
l min
l
图 紫外可见吸收光谱示意图
A
分析吸收曲线
可以看到：
1.同一浓Leabharlann 的待测溶液对不 同波长的光有 不同的吸光度;
lmax
l min
l
• 2. 对于同一待测溶液，浓度愈大，吸光度也愈大；
• 3. 对于同一物质，不论浓度大小如何，最大吸收峰所对应的波长(最大吸收 波长 λmax) 不变.并且曲线的形状也完全相同。
香族化合物在此区域内有吸收，是紫外光谱讨论的主要对象。
可见光区——波长范围在400nm－800nm之间的区域。 可见光区与普通紫外区基本上没有太大的差别，只是光源不同，
普通紫外区用氘灯，可见光区用钨灯。
当吸收光的波长位于400～800 nm可 见光区内，物质呈现颜色，所显示的颜色是 吸收光的补色。如吸收光（补色）：400～ 465/紫（黄绿），465～480/蓝（黄）， 480～550/绿（红紫），550～580/黄 （蓝），580～600/橙（蓝绿），600～ 800/红（蓝绿）
n→π*跃迁比π→π*跃迁所需能量小,吸收波长 长
常用的是π→π*跃迁和n→π*，这两种跃迁都需要分 子中有不饱和基团提供π轨道。
n→π*跃迁与π→π*跃迁的比较如下：
吸收峰波长
吸收强度 极性溶剂
π→π*
n→π*
与组成双键的
有关
原子种类基本无关
中等吸收 104~105 弱吸收 ＜102
含不饱和键的化合物发生π→π*跃迁
C=O , C=C,
C≡C
L
A 末端吸收
最强峰
肩峰 次强峰
峰谷
lmax
l min
l
图 紫外可见吸收光谱示意图
A
分析吸收曲线
可以看到：
1.同一浓Leabharlann 的待测溶液对不 同波长的光有 不同的吸光度;
lmax
l min
l
• 2. 对于同一待测溶液，浓度愈大，吸光度也愈大；
• 3. 对于同一物质，不论浓度大小如何，最大吸收峰所对应的波长(最大吸收 波长 λmax) 不变.并且曲线的形状也完全相同。
香族化合物在此区域内有吸收，是紫外光谱讨论的主要对象。
可见光区——波长范围在400nm－800nm之间的区域。 可见光区与普通紫外区基本上没有太大的差别，只是光源不同，
普通紫外区用氘灯，可见光区用钨灯。
当吸收光的波长位于400～800 nm可 见光区内，物质呈现颜色，所显示的颜色是 吸收光的补色。如吸收光（补色）：400～ 465/紫（黄绿），465～480/蓝（黄）， 480～550/绿（红紫），550～580/黄 （蓝），580～600/橙（蓝绿），600～ 800/红（蓝绿）
n→π*跃迁比π→π*跃迁所需能量小,吸收波长 长
常用的是π→π*跃迁和n→π*，这两种跃迁都需要分 子中有不饱和基团提供π轨道。
n→π*跃迁与π→π*跃迁的比较如下：
吸收峰波长
吸收强度 极性溶剂
π→π*
n→π*
与组成双键的
有关
原子种类基本无关
中等吸收 104~105 弱吸收 ＜102
含不饱和键的化合物发生π→π*跃迁
C=O , C=C,
C≡C
第六章分子发光荧光磷光及化学发光
反斯托克斯荧光 (Antistokes)：λex > λem
共振荧光(Resonance)：
λex = λem
2. 分子荧光(磷光)光谱
(1) 荧光(磷光)激发光谱与发射光谱 荧光(磷光)均为光致发光，在光辐射的作用下，荧光物质发 射出不同波长的荧光。
MX n hvi MX* I F 4 8 0 0
４．内转换
内转换指的是相同多重度等能态间的一 种无辐射跃迁过程．当两个电子能级的 振动能层间有重叠时，则可能发生电子 由高能层以无辐射跃迁方式跃迁到低能 层的电子的激发态．内转换过程在1013~10-11s时间内发生，它通常要比由高 激发态直接发射光子的速度快得多．
５．外转换
激发分子通过与溶剂或其他溶质间的相 互作用和能量转换而使荧光或磷光强度减 弱甚至消失的过程称外转换．这一现象称 为“熄灭”或“猝灭”．
直到1852年，Stokes在考察奎宁和叶绿素的荧光时，用 分光光度计观察到其荧光的波长比入射光的波长稍微长些， 才判断这种现象是这些物质在吸收光能后重新发射不同波 长的光，而不是由光的漫射作用所引起的，从而导入了荧 光是光发射的概念，他还由发荧光的矿石“萤石”推演而 提出“荧光”这一术语。
1867年，Goppelsroder进行了 上首次的荧光分析工作， 应用铝—桑色素配合物的荧光进行铝的测定。
υ
, 1
子 可 见
υＳ,01 υ2 υ1 υ0
吸
收
光
谱
3
2 1
J
0
3
2 1
J
0
3
2 1
J
0
3
Ｓ0
2 1
J
0
远红外光谱
λ振动 25~1.25μm
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第六章 紫外光谱与荧光光谱
6.1 紫外光谱的基本原理
紫外吸收光谱(UV)是由于分子中价电子的跃迁而产生的。 分子中价电子经紫外或可见光照射时，电子从低能级跃迁到高 能级，此时电子就吸收了相应波长的光，这样产生的吸收光谱叫 紫外光谱（吸收光谱）. 通常说的紫外光谱的波长范围是200-380 nm, 常用的紫外光谱 仪的测试范围可扩展到可见光区域, 包括400-780 nm的波长区域. 低于200 nm的吸收光谱属真空紫外光谱
CO
△ n
n
△ p
CO
非极性 极性
n → *跃迁：兰移；
n
max(正己烷)
230 329
max(氯仿)
238 315
C
△
C
n
>
△
p
△ n △ p
CC
非极性 极性
→ *跃迁：红移；
max(甲醇)
237
max(水)
243
309
305
相关解释：由于n，*， 的极性是逐渐减小的，它们受
溶剂化作用不同，轨道极性越大，受溶剂影响越大，极易与 溶剂形成氢键，轨道能量下降最多。对于 → * 跃迁，由于 *比 轨道能量下降的更多，因而 极性溶剂中下降的能量△
计算举例：
6.4.2 α，β－不饱和醛、酮
K带红移：165250nm R 带红移: 290310nm
吸收曲线的特点：
1.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 2.同一种物质不同浓度的吸收曲线形状相似，λmax不变。 而对于不同物质，它们的吸收曲线形状和λmax则不同。
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。
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。
3. UV常用术语
生色基：能在某一段光波内产生吸收的基团，称为这 一段波长的生色团或生色基。
（ C=C、C≡C、C=O、COOH、COOR、 COR、CONH2、NO2、－N=N－）
助色基： 当具有非键电子的原子或基团连在双键或 共轭体系上时，会形成非键电子与电子的 共轭(p- 共轭)，从而使电子的活动范围增 大，吸收向长波方向位移，颜色加深，这 种效应称为助色效应。能产生助色效应的 原子或原子团称为助色基。（－OH、－Cl）
红移现象：由于取代基或溶剂的影响使最大吸收峰 向长波方向移动的现象称为红移现象。
即: E＝Ee+Ev+Er Εe>Εv>Εr
6.1.3 电子跃迁 有机物在紫外和可见光区域内电子跃迁的方式一般有:
σ→σ*,
n →σ*,
π→π*,
n→π*
（1）σ→σ* 饱和烃中的C-C键是σ键.产生σ→σ*跃迁所需能量大, 吸收波长小于150 nm的光子, 即在真空紫外区有吸收.
(2) n →σ*
2.取代基对羰基化合物的影响 当醛、酮被羟基、胺基等取代变成酸、酯、酰胺时，由
于共轭效应和诱导效应影响羰基，λmax蓝移。 3.硫羰基化合物
R2C=S 较 R2C=O 同系物中n π *跃迁λmax红移。
6.4 共轭有机化合物的紫外吸收
6.4.1 共轭烯烃及其衍生物 共轭烯烃的π π*跃迁均为强吸收带，≥10000，称为K带。
6.1.4 紫外光谱表示法
1.紫外吸收带的强度 吸收强度标志着相应电子能级跃迁的几率，
遵从Lamder-Beer定律
A =㏒（I0/I）= c l
A:吸光度, : 消光系数, c: 溶液的摩尔浓度， l: 样品池长度
I0、I分别为入射光、透射光的强度
2.紫外光谱的表示法
紫外光谱可以图表示：
横坐标表示吸收光 的波长,用nm 为单 位。
远紫外区 （真空紫外区） 近紫外区
可见光区
13.6nm
200nm
380nm
780nm
当紫外光照射分子时，分子吸收光子能量后受激发而从一个 能级跃迁到另一个能级，由于分子的能量是量子化的，所以只 能吸收等于分子内两个能级差的光子。
△E= E2 -E1=hγ=hc/λ
E2 , E1 -始态和终态的能量 h -普朗克常数 γ -频率 c -光速 λ -波长
共轭体系越长，其最大吸收越移往长波方向，且出现多条 谱带。
Woodward-Fieser 规则：
取代基对共轭双烯 λmax的影响具有加和性。 max= 基+niI
基-----是由非环或六环共轭二烯母体决定的基准值； 无环、非稠环二烯母体： max=217 nm
异环（稠环）二烯母体：max=214 nm 同环（非稠环或稠环）二烯母体：max=253 nm
吸收带:
R 吸收带: 化合物中n→π＊跃迁产生的吸收带,一般λmax在270nm以上,跃迁
几率小,强度弱（ε<100）.
K 吸收带: 由共轭体系中π→π＊ 跃迁产生的吸收带,其波长比R带短,一般 跃迁几率大,吸收峰强度大(ε>104).K带是共轭分子的特征，随共轭体系增 长,K带向长波方向移动(红移).
含 O, N, S和卤素等杂原子的饱和烃衍生物可发生 此类跃迁,所需能量也较大,吸收波长为150-250 nm 的 光子.
C-OH 和 C-Cl 等基团的吸收在真空紫外区域内.
C-Br,C-I 和C-NH2等基团的吸收在紫外区域内，其吸 收峰的吸收系数ε较低，一般ε＜300.
(3)π→π*
不饱和烃, 共轭烯烃和芳香烃类可发生此类跃迁, 吸收波长大多在紫外区(其中孤立双键的λmax小于 200 nm), 吸收峰的吸收系数ε很高.
(4) n→π*
在分子中含有孤对电子的原子和π键同时存在时, 会发生n→π*跃迁, 所需能量小, 吸收波长＞200 nm, 但吸收系数ε很小，一般为10-100.
不同分子结构具有不同电子跃迁方式, 有的基团 可有几种跃迁方式。在紫外光谱中主要研究的跃迁 是在紫外区域有吸收的π→π*和n→π*两种。
除上述4种电子跃迁方式外，在紫外和可见光区还
蓝移现象：由于取代基或溶剂的影响使最大吸收峰 向短波方向移动的现象称为蓝移现象。
增色效应：使值增加的效应称为增色效应。
减色效应：使值减少的效应称为减色效应。
末端吸收：在仪器极限处测出的吸收。
肩峰：吸收曲线在下降或上升处有停顿，或吸收稍微
增加或降低的峰，是由于主峰内隐藏有其它峰。
溶剂的影响
△n< △ p
max（nm） 167 184 173 258 215
max 1480 150物
非共轭 *跃迁， λmax位于190nm以下的远紫外区。
例如：乙烯 165nm（ε 15000），乙炔 173nm C＝C与杂原子O、N、S、Cl相连，由于杂原子的助色 效应， λmax红移。
6.3 非共轭有机化合物的紫外吸收
6.3.1 饱和化合物
饱和烷烃：σ*，能级差很大，紫外吸收的波 长很短，属远紫外范围。
例如：甲烷 125nm，乙烷135nm
含饱和杂原子的化合物： σ*、 n*，吸收 弱
只有部分有机化合物（如C-Br、C-I、C-NH2） 的n*跃迁有紫外吸收。
同一碳原子上杂原子数目愈多， λmax愈向长波移动。
取 代 基 -S R -N R 2 -O R -C l C H 3 红 移 距 离 4 5 (n m ) 4 0 (n m ) 3 0 (n m ) 5 (n m ) 5 (n m )
6.3.3 含杂原子的双键化合物
1.含不饱和杂原子基团的紫外吸收
σ*、 n* 、 π π*属于远紫外吸收 n π *跃迁为禁戒跃迁，弱吸收带－－R带
例如：CH3Cl 173nm，CH2Cl2 220nm，
CHCl3237nm ，CCl4 257nm
小结：一般的饱和有机化合物在近紫外区无吸收， 不能将紫外吸收用于鉴定; 反之,它们在近紫外区对 紫外线是透明的, 所以可用作紫外测定的良好溶剂。
化合物 H2O
CH3OH CH3CL
CH3I CH3NH2
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：钨灯作为光源，其辐射波长范围在320～2500 nm。
紫外区：氢、氘灯。发射180～400 nm的连续光谱。
2.单色器
将光源发射的复合光分解成波段较窄的单色光的光学系统。
①入射狭缝：光源的光由此进入单色器,限制杂散光进入单色 器内； ②准光装置：透镜或返射镜使入射光成为平行光束； ③色散元件：将复合光分解成单色光；棱镜或光栅； ④聚焦装置：透镜或凹面反射镜，将分光后所得单色光聚焦至 出射狭缝； ⑤出射狭缝。
有两种较持殊的跃迁方式，即众d-d 跃迁和电荷转移跃
迁.
(5) d-d 跃迁
在过渡金属络合物溶液中容易产生这种跃迁, 其吸收 波长一般在可见光区域, 有机物和高分子的过渡金属络 合物都会发生这种跃迁。
(6) 电荷转移跃迁
电荷转移可以是离子间, 离 子与分子间, 以及分子内的转 移, 条件是同时具备电子给体 (donor) 和 电 子 受 体 (acceptor).电荷转移吸收谱 带的强度大, 吸收系数一般大 于10,000. 这种跃迁在聚合 物的研究中相当重要。
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 。
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。
5. 结果显示记录系统
6.1 紫外光谱的基本原理
紫外吸收光谱(UV)是由于分子中价电子的跃迁而产生的。 分子中价电子经紫外或可见光照射时，电子从低能级跃迁到高 能级，此时电子就吸收了相应波长的光，这样产生的吸收光谱叫 紫外光谱（吸收光谱）. 通常说的紫外光谱的波长范围是200-380 nm, 常用的紫外光谱 仪的测试范围可扩展到可见光区域, 包括400-780 nm的波长区域. 低于200 nm的吸收光谱属真空紫外光谱
CO
△ n
n
△ p
CO
非极性 极性
n → *跃迁：兰移；
n
max(正己烷)
230 329
max(氯仿)
238 315
C
△
C
n
>
△
p
△ n △ p
CC
非极性 极性
→ *跃迁：红移；
max(甲醇)
237
max(水)
243
309
305
相关解释：由于n，*， 的极性是逐渐减小的，它们受
溶剂化作用不同，轨道极性越大，受溶剂影响越大，极易与 溶剂形成氢键，轨道能量下降最多。对于 → * 跃迁，由于 *比 轨道能量下降的更多，因而 极性溶剂中下降的能量△
计算举例：
6.4.2 α，β－不饱和醛、酮
K带红移：165250nm R 带红移: 290310nm
吸收曲线的特点：
1.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 2.同一种物质不同浓度的吸收曲线形状相似，λmax不变。 而对于不同物质，它们的吸收曲线形状和λmax则不同。
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。
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。
3. UV常用术语
生色基：能在某一段光波内产生吸收的基团，称为这 一段波长的生色团或生色基。
（ C=C、C≡C、C=O、COOH、COOR、 COR、CONH2、NO2、－N=N－）
助色基： 当具有非键电子的原子或基团连在双键或 共轭体系上时，会形成非键电子与电子的 共轭(p- 共轭)，从而使电子的活动范围增 大，吸收向长波方向位移，颜色加深，这 种效应称为助色效应。能产生助色效应的 原子或原子团称为助色基。（－OH、－Cl）
红移现象：由于取代基或溶剂的影响使最大吸收峰 向长波方向移动的现象称为红移现象。
即: E＝Ee+Ev+Er Εe>Εv>Εr
6.1.3 电子跃迁 有机物在紫外和可见光区域内电子跃迁的方式一般有:
σ→σ*,
n →σ*,
π→π*,
n→π*
（1）σ→σ* 饱和烃中的C-C键是σ键.产生σ→σ*跃迁所需能量大, 吸收波长小于150 nm的光子, 即在真空紫外区有吸收.
(2) n →σ*
2.取代基对羰基化合物的影响 当醛、酮被羟基、胺基等取代变成酸、酯、酰胺时，由
于共轭效应和诱导效应影响羰基，λmax蓝移。 3.硫羰基化合物
R2C=S 较 R2C=O 同系物中n π *跃迁λmax红移。
6.4 共轭有机化合物的紫外吸收
6.4.1 共轭烯烃及其衍生物 共轭烯烃的π π*跃迁均为强吸收带，≥10000，称为K带。
6.1.4 紫外光谱表示法
1.紫外吸收带的强度 吸收强度标志着相应电子能级跃迁的几率，
遵从Lamder-Beer定律
A =㏒（I0/I）= c l
A:吸光度, : 消光系数, c: 溶液的摩尔浓度， l: 样品池长度
I0、I分别为入射光、透射光的强度
2.紫外光谱的表示法
紫外光谱可以图表示：
横坐标表示吸收光 的波长,用nm 为单 位。
远紫外区 （真空紫外区） 近紫外区
可见光区
13.6nm
200nm
380nm
780nm
当紫外光照射分子时，分子吸收光子能量后受激发而从一个 能级跃迁到另一个能级，由于分子的能量是量子化的，所以只 能吸收等于分子内两个能级差的光子。
△E= E2 -E1=hγ=hc/λ
E2 , E1 -始态和终态的能量 h -普朗克常数 γ -频率 c -光速 λ -波长
共轭体系越长，其最大吸收越移往长波方向，且出现多条 谱带。
Woodward-Fieser 规则：
取代基对共轭双烯 λmax的影响具有加和性。 max= 基+niI
基-----是由非环或六环共轭二烯母体决定的基准值； 无环、非稠环二烯母体： max=217 nm
异环（稠环）二烯母体：max=214 nm 同环（非稠环或稠环）二烯母体：max=253 nm
吸收带:
R 吸收带: 化合物中n→π＊跃迁产生的吸收带,一般λmax在270nm以上,跃迁
几率小,强度弱（ε<100）.
K 吸收带: 由共轭体系中π→π＊ 跃迁产生的吸收带,其波长比R带短,一般 跃迁几率大,吸收峰强度大(ε>104).K带是共轭分子的特征，随共轭体系增 长,K带向长波方向移动(红移).
含 O, N, S和卤素等杂原子的饱和烃衍生物可发生 此类跃迁,所需能量也较大,吸收波长为150-250 nm 的 光子.
C-OH 和 C-Cl 等基团的吸收在真空紫外区域内.
C-Br,C-I 和C-NH2等基团的吸收在紫外区域内，其吸 收峰的吸收系数ε较低，一般ε＜300.
(3)π→π*
不饱和烃, 共轭烯烃和芳香烃类可发生此类跃迁, 吸收波长大多在紫外区(其中孤立双键的λmax小于 200 nm), 吸收峰的吸收系数ε很高.
(4) n→π*
在分子中含有孤对电子的原子和π键同时存在时, 会发生n→π*跃迁, 所需能量小, 吸收波长＞200 nm, 但吸收系数ε很小，一般为10-100.
不同分子结构具有不同电子跃迁方式, 有的基团 可有几种跃迁方式。在紫外光谱中主要研究的跃迁 是在紫外区域有吸收的π→π*和n→π*两种。
除上述4种电子跃迁方式外，在紫外和可见光区还
蓝移现象：由于取代基或溶剂的影响使最大吸收峰 向短波方向移动的现象称为蓝移现象。
增色效应：使值增加的效应称为增色效应。
减色效应：使值减少的效应称为减色效应。
末端吸收：在仪器极限处测出的吸收。
肩峰：吸收曲线在下降或上升处有停顿，或吸收稍微
增加或降低的峰，是由于主峰内隐藏有其它峰。
溶剂的影响
△n< △ p
max（nm） 167 184 173 258 215
max 1480 150物
非共轭 *跃迁， λmax位于190nm以下的远紫外区。
例如：乙烯 165nm（ε 15000），乙炔 173nm C＝C与杂原子O、N、S、Cl相连，由于杂原子的助色 效应， λmax红移。
6.3 非共轭有机化合物的紫外吸收
6.3.1 饱和化合物
饱和烷烃：σ*，能级差很大，紫外吸收的波 长很短，属远紫外范围。
例如：甲烷 125nm，乙烷135nm
含饱和杂原子的化合物： σ*、 n*，吸收 弱
只有部分有机化合物（如C-Br、C-I、C-NH2） 的n*跃迁有紫外吸收。
同一碳原子上杂原子数目愈多， λmax愈向长波移动。
取 代 基 -S R -N R 2 -O R -C l C H 3 红 移 距 离 4 5 (n m ) 4 0 (n m ) 3 0 (n m ) 5 (n m ) 5 (n m )
6.3.3 含杂原子的双键化合物
1.含不饱和杂原子基团的紫外吸收
σ*、 n* 、 π π*属于远紫外吸收 n π *跃迁为禁戒跃迁，弱吸收带－－R带
例如：CH3Cl 173nm，CH2Cl2 220nm，
CHCl3237nm ，CCl4 257nm
小结：一般的饱和有机化合物在近紫外区无吸收， 不能将紫外吸收用于鉴定; 反之,它们在近紫外区对 紫外线是透明的, 所以可用作紫外测定的良好溶剂。
化合物 H2O
CH3OH CH3CL
CH3I CH3NH2
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：钨灯作为光源，其辐射波长范围在320～2500 nm。
紫外区：氢、氘灯。发射180～400 nm的连续光谱。
2.单色器
将光源发射的复合光分解成波段较窄的单色光的光学系统。
①入射狭缝：光源的光由此进入单色器,限制杂散光进入单色 器内； ②准光装置：透镜或返射镜使入射光成为平行光束； ③色散元件：将复合光分解成单色光；棱镜或光栅； ④聚焦装置：透镜或凹面反射镜，将分光后所得单色光聚焦至 出射狭缝； ⑤出射狭缝。
有两种较持殊的跃迁方式，即众d-d 跃迁和电荷转移跃
迁.
(5) d-d 跃迁
在过渡金属络合物溶液中容易产生这种跃迁, 其吸收 波长一般在可见光区域, 有机物和高分子的过渡金属络 合物都会发生这种跃迁。
(6) 电荷转移跃迁
电荷转移可以是离子间, 离 子与分子间, 以及分子内的转 移, 条件是同时具备电子给体 (donor) 和 电 子 受 体 (acceptor).电荷转移吸收谱 带的强度大, 吸收系数一般大 于10,000. 这种跃迁在聚合 物的研究中相当重要。
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 。
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。
5. 结果显示记录系统