第四章紫外可见吸光光度法详解
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
△E=E1-E2==h
（1） 转动能级间的能量差最小：0.005～0.050eV（对应波长 250～25m），位于远红外区。转动光谱或远红外光谱。 （2）振动能级的能量差约为：0.05～１eV（对应波长 25～ 1.25m），位于中红外区，振动光谱，由于振动能级跃迁时伴 随着转动能级的跃迁，实际为振动-转动光谱，称为红外光谱。 （3）电子能级的能量差较大1～20eV（对应波长 1.25～ 0.06m）。位于紫外-可见光区，分子发生电子能级跃迁产生紫 外-可见光谱或分子的电子光谱。包含电子能级跃迁、振动能级 跃迁、转动能级跃迁，为带状光谱。
4.2紫外-可见吸收光谱法基本原理
（4）n→π＊跃迁 含有杂原子不饱和基团（-CH=O、-N=N-、-N=O、C的≡nN电、子-N易O被2等激）发的，有跃机迁化到合分物子分的子*中轨，道杂上原，子n上未*成跃键迁 所需的能量低于*跃迁所需的能量，吸收峰在近紫外 区和可见区（180nm～700 nm）。例如，丙酮的*吸 收峰在188nm， n*吸收峰在279nm。
第四章紫外-可见吸 收光谱法
(Ultraviolet and Visible molecular
absorption spectrometry, UV-Vis)
4.1概述 4.2基本原理 4.3紫外-可见分光光度计 4.4分析条件的选择 4.5定性和定量分析方法
本章教学要求
1. 掌握分光光度法基本原理—Lambert-Beer 定律，能熟练运用Lambert-Beer公式进行有 关计算。 2.掌握吸光度、透光率、吸光系数、摩尔吸 光系数的概念。 3.熟悉标准曲线法及标准对照法。 4.了解物质对光的选择性吸收及吸收光谱。 5.了解分光光度计的基本构造；提高测量灵 敏度和准确度的方法。
4.1紫外可见分光光度法概述
4.1紫外可见分光光度法概述
4.1紫外可见分光光度法概述
4.1紫外可见分光光度法概述
4.1.2光谱分析法 光谱分析法是利用物质与辐射能作用时所吸收或发射辐射的特征和强度而建立 起来的定性、定量及结构分析方法。
4.2紫外-可见吸收光谱法基本原理
4.2.1紫外-可见吸收光谱的形成 4.2.1.1分子对电磁辐射的选择性吸收 当辐射通过固体、液体或气体等透明介质分子时，物 质的分子 选择性地吸收辐射，产生紫外-可见吸收光 谱，属于分子吸收光谱。
4.2紫外-可见吸收光谱法基本原理
物质分子内部有三种运动：电子绕原子核的转动、 原子在其平衡位置的振动及分子作为整体绕重心的转 动，分别对应三种能级：电子能级、振动能级、转动 能级，这些能级都是量子化的，即不是连续的。
4.2紫外-可见吸收光谱法基本原理
分子吸收光能后，受激发态将能量较低的能级跃迁到能量较 高的能级。分子吸收能量具有量子化特征，即 只能选择吸收 等于两个能极差的能量：
2
（absorption peak），其中最大吸
2
收峰所对应的波长称为最大吸收波
长（max），凹陷部分称为谷，吸
收峰旁有时有一个小的曲折，称为 肩峰；在短波长端有时呈现出强吸 收而不成峰形的部分，为末端吸收。
max sh
min
(nm)
吸收光谱示意图
1.吸收峰 2.谷 3.肩峰
4.末端吸收
4.2紫外-可见吸收光谱法基本原理
当外层电子吸收紫外或可见辐射后，就从基态向激发态 (反键轨道)跃迁。主要有四种跃迁所需能量ΔΕ大小顺序为： n→π＊ < π→π＊ < n→σ＊ < σ→σ＊
4.2紫外-可见吸收光谱法基本原理
（1）σ→σ＊跃迁
所需能量最大，所吸收的辐射波长一般小于150nm，位于 远紫外区。饱和烷烃的分子吸收光谱出现在远紫外区(吸收 波长λ< 200nm，只能被真空紫外分光光度计检测到)。如甲 烷的λmax为125nm,乙烷λmax为135nm。
4.2.2紫外-可见吸收光谱与分子结构的关系 4.2.2.1有机化合物的电子跃迁类型
有机化合物的紫外—可见吸收光谱，是其分子中外层 价电子跃迁的结果（三种）：σ电子、π电子、n电子。 分子轨道理论：一个成键轨 道必定有一个相应的反键轨 道。通常外层电子均处于分 子轨道的基态，即成键轨道 或非键轨道上。
这类跃迁发生在近紫外光区。它是简单的生色团如羰 基、硝基等中的孤对电子向反键轨道跃迁。其特点是谱 带强度弱，摩尔吸光系数小， max通常小于100，属于 禁阻跃迁。
4.2紫外-可见吸收光谱法基本原理
4.2紫外-可见吸收光谱法基本原理
常用光谱术语
一、生色团（Chromogenesis group）
4.1紫外可见分光光度法概述
4.1.1电磁辐射与电磁波谱
光是一种电磁辐射，它是以巨大速度通过空间传 播的光量子流。辐射是量子化的，即不连续地、一份 一份地发射或吸收，每一份称一个光子，具有波粒二 象性。
光子的能量与辐射频率成正比、与波长成反比：
E h h c
c
电磁辐射按波长顺序排列称为电磁波谱。
4.2紫外-可见吸收光谱法基本原理
4.2.1.2 紫外-可见吸收光谱及其特征
测定某一溶液对紫外-可见光区不同波长（）单色光
的吸光度（A），以波长为横坐标，吸光度为纵坐标
绘制的图形称为紫外-可见吸收光谱，又称为分子吸
收光谱图，简称为吸收光谱或吸收曲线。1
吸收曲线特征：
A
4
3
1
曲线上凸起的部分称为吸收峰
（3）π→π＊跃迁
不饱和碳氢化合物分子（－C=C－、－C ≡ C－） 中含有π键电子，π键电子易被激发， *跃迁所需 的能量低，低于*跃迁，随着， 共轭程度的 增大而减小， max长移，吸收程度增强。吸收峰一般 处于近紫外光区，在200nm左右，其特征是摩尔吸光 系数大，一般max104，为强吸收带。如乙烯（蒸气） 的最大吸收波长max为162 nm。
（2）Hale Waihona Puke Baidu→σ＊跃迁
含有非成键n电子的杂原子（如-OH、-NH2、-X等）的饱和 烃类衍生物发生的跃迁。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。如一氯甲烷、甲醇、三甲基 胺n→σ*跃迁的λmax分别为173nm、183nm和227nm。
4.2紫外-可见吸收光谱法基本原理
有机化合物分子中含有非键或键的电子体系，
（1） 转动能级间的能量差最小：0.005～0.050eV（对应波长 250～25m），位于远红外区。转动光谱或远红外光谱。 （2）振动能级的能量差约为：0.05～１eV（对应波长 25～ 1.25m），位于中红外区，振动光谱，由于振动能级跃迁时伴 随着转动能级的跃迁，实际为振动-转动光谱，称为红外光谱。 （3）电子能级的能量差较大1～20eV（对应波长 1.25～ 0.06m）。位于紫外-可见光区，分子发生电子能级跃迁产生紫 外-可见光谱或分子的电子光谱。包含电子能级跃迁、振动能级 跃迁、转动能级跃迁，为带状光谱。
4.2紫外-可见吸收光谱法基本原理
（4）n→π＊跃迁 含有杂原子不饱和基团（-CH=O、-N=N-、-N=O、C的≡nN电、子-N易O被2等激）发的，有跃机迁化到合分物子分的子*中轨，道杂上原，子n上未*成跃键迁 所需的能量低于*跃迁所需的能量，吸收峰在近紫外 区和可见区（180nm～700 nm）。例如，丙酮的*吸 收峰在188nm， n*吸收峰在279nm。
第四章紫外-可见吸 收光谱法
(Ultraviolet and Visible molecular
absorption spectrometry, UV-Vis)
4.1概述 4.2基本原理 4.3紫外-可见分光光度计 4.4分析条件的选择 4.5定性和定量分析方法
本章教学要求
1. 掌握分光光度法基本原理—Lambert-Beer 定律，能熟练运用Lambert-Beer公式进行有 关计算。 2.掌握吸光度、透光率、吸光系数、摩尔吸 光系数的概念。 3.熟悉标准曲线法及标准对照法。 4.了解物质对光的选择性吸收及吸收光谱。 5.了解分光光度计的基本构造；提高测量灵 敏度和准确度的方法。
4.1紫外可见分光光度法概述
4.1紫外可见分光光度法概述
4.1紫外可见分光光度法概述
4.1紫外可见分光光度法概述
4.1.2光谱分析法 光谱分析法是利用物质与辐射能作用时所吸收或发射辐射的特征和强度而建立 起来的定性、定量及结构分析方法。
4.2紫外-可见吸收光谱法基本原理
4.2.1紫外-可见吸收光谱的形成 4.2.1.1分子对电磁辐射的选择性吸收 当辐射通过固体、液体或气体等透明介质分子时，物 质的分子 选择性地吸收辐射，产生紫外-可见吸收光 谱，属于分子吸收光谱。
4.2紫外-可见吸收光谱法基本原理
物质分子内部有三种运动：电子绕原子核的转动、 原子在其平衡位置的振动及分子作为整体绕重心的转 动，分别对应三种能级：电子能级、振动能级、转动 能级，这些能级都是量子化的，即不是连续的。
4.2紫外-可见吸收光谱法基本原理
分子吸收光能后，受激发态将能量较低的能级跃迁到能量较 高的能级。分子吸收能量具有量子化特征，即 只能选择吸收 等于两个能极差的能量：
2
（absorption peak），其中最大吸
2
收峰所对应的波长称为最大吸收波
长（max），凹陷部分称为谷，吸
收峰旁有时有一个小的曲折，称为 肩峰；在短波长端有时呈现出强吸 收而不成峰形的部分，为末端吸收。
max sh
min
(nm)
吸收光谱示意图
1.吸收峰 2.谷 3.肩峰
4.末端吸收
4.2紫外-可见吸收光谱法基本原理
当外层电子吸收紫外或可见辐射后，就从基态向激发态 (反键轨道)跃迁。主要有四种跃迁所需能量ΔΕ大小顺序为： n→π＊ < π→π＊ < n→σ＊ < σ→σ＊
4.2紫外-可见吸收光谱法基本原理
（1）σ→σ＊跃迁
所需能量最大，所吸收的辐射波长一般小于150nm，位于 远紫外区。饱和烷烃的分子吸收光谱出现在远紫外区(吸收 波长λ< 200nm，只能被真空紫外分光光度计检测到)。如甲 烷的λmax为125nm,乙烷λmax为135nm。
4.2.2紫外-可见吸收光谱与分子结构的关系 4.2.2.1有机化合物的电子跃迁类型
有机化合物的紫外—可见吸收光谱，是其分子中外层 价电子跃迁的结果（三种）：σ电子、π电子、n电子。 分子轨道理论：一个成键轨 道必定有一个相应的反键轨 道。通常外层电子均处于分 子轨道的基态，即成键轨道 或非键轨道上。
这类跃迁发生在近紫外光区。它是简单的生色团如羰 基、硝基等中的孤对电子向反键轨道跃迁。其特点是谱 带强度弱，摩尔吸光系数小， max通常小于100，属于 禁阻跃迁。
4.2紫外-可见吸收光谱法基本原理
4.2紫外-可见吸收光谱法基本原理
常用光谱术语
一、生色团（Chromogenesis group）
4.1紫外可见分光光度法概述
4.1.1电磁辐射与电磁波谱
光是一种电磁辐射，它是以巨大速度通过空间传 播的光量子流。辐射是量子化的，即不连续地、一份 一份地发射或吸收，每一份称一个光子，具有波粒二 象性。
光子的能量与辐射频率成正比、与波长成反比：
E h h c
c
电磁辐射按波长顺序排列称为电磁波谱。
4.2紫外-可见吸收光谱法基本原理
4.2.1.2 紫外-可见吸收光谱及其特征
测定某一溶液对紫外-可见光区不同波长（）单色光
的吸光度（A），以波长为横坐标，吸光度为纵坐标
绘制的图形称为紫外-可见吸收光谱，又称为分子吸
收光谱图，简称为吸收光谱或吸收曲线。1
吸收曲线特征：
A
4
3
1
曲线上凸起的部分称为吸收峰
（3）π→π＊跃迁
不饱和碳氢化合物分子（－C=C－、－C ≡ C－） 中含有π键电子，π键电子易被激发， *跃迁所需 的能量低，低于*跃迁，随着， 共轭程度的 增大而减小， max长移，吸收程度增强。吸收峰一般 处于近紫外光区，在200nm左右，其特征是摩尔吸光 系数大，一般max104，为强吸收带。如乙烯（蒸气） 的最大吸收波长max为162 nm。
（2）Hale Waihona Puke Baidu→σ＊跃迁
含有非成键n电子的杂原子（如-OH、-NH2、-X等）的饱和 烃类衍生物发生的跃迁。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。如一氯甲烷、甲醇、三甲基 胺n→σ*跃迁的λmax分别为173nm、183nm和227nm。
4.2紫外-可见吸收光谱法基本原理
有机化合物分子中含有非键或键的电子体系，