紫外吸收光谱分析优秀课件
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λ=hc/ΔE =6.624×10-34×2.998×108/0.1×1.6×10-19 =1.24×10-5m
=12400nm
=12.4μm 可见，振动能级跃迁产生的吸收光谱位于红外区
(0.78~50μm)，称红外光谱或分子振动光谱。 振动能级跃迁时不可避免地会产生转动能级间的跃 迁。即振动光谱中总包含有转动能级间跃迁，因而 产生光谱也叫振动-转动光谱。
λ=hc/ΔE =6.624×10-34×2.998×108/0.01×1.6×10-19 =1.24×10-5m
=12400nm
=124μm 可见，转动能级跃迁产生吸收光谱位于远红外区（50 ~
300mm）, 称远红外光谱或分子转动光谱。
2.振动能级： 振是动0能.1级eV间，的可能计量算差出Δ：Ev 约为： １～0.025eV。假如
紫外吸收光谱分析
第一节 分子吸收光谱
一、分子内部的运动及分子能级 分子光谱比原子光谱要复杂得多。这是由于在分
子中，除了有电子相对于原子核的运动外，还有组成 分子的各原子在其平衡位置附近的振动，以及分子本 身绕其重心的转动。如果考虑三种运动形式之间的相 互作用，则分子总的能量可以认为是这三种运动能量 之和。即
理想分子光谱的示意图
A 紫外 可见
红外
电子跃迁
振动精细结构
远红外
振动跃迁 转动精细结构
微波 转动跃迁
200
2000
20000 波长(nm)
分子能级 能级差
反映的信息
电子能级
△E 1--20 ev （紫外可见波区）
反映价电子能量状 况等信息可给出物质 的化学性质的信息。 (主要用于定量测定)
振动能级
3．电子能级 电子能级的能量差 ΔEe : 20～1eV。假如是5eV，可计算
出：
λ=hc/ΔE =6.624×10-34×2.998×108/5×1.6×10-19 =2.48×10-7m
=248nm 可见，电子跃迁产生的吸收光谱在紫外—可见光区
(200~780nm)，称紫外—可见光谱或分子的电子光谱。 电子能级跃迁时不可避免地会产生振动和转动能级 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，因而产生的谱线呈现宽谱带。紫外— 可见光谱实际上是电子-振动-转动光谱。
△E 0.05--1 ev （红外波区）
反映价键特性等结 构信息。主要用于定 性，定量比UV/Vis 差。
转动能级
△E 0.05-0.005ev （远红外区）
反映分子大小、键 长度、折合质量等分
子特性的信息。
原子光谱和分子光谱特征
S3
h S2
S1百度文库
E3
A
E2
E1
S0
E0
纯 电子能态 间跃迁
S2
h
A
S1
n→π＊ 、 π→π＊ 、 n→σ＊ 和σ→σ＊。
1．饱和烃 饱和烃类分子中只含有σ键，因此只能产生σ→σ＊跃迁，即σ
电子从成键轨道（ σ ）跃迁到反键轨道（ σ *），所需能量最大。 饱和烷烃的分子吸收光谱出现在远紫外区，吸收波长λ10～ 200nm，已超出紫外、可见分光光度计的测量范围，只能被真 空紫外分光光度计检测到（空气中的氧吸收波长< 160nm的紫外 光）。如甲烷的λmax为125nm,乙烷λmax为135nm。这类物质在 紫外光谱分析中常用作溶剂。
①.N→V跃迁：电子由成键轨道跃迁到反键轨道，
包括σ→σ＊；π→π＊跃迁。
②. N→Q跃迁：分子中未成键的n 电子跃迁到反键
轨道，包括n→σ＊；n→π＊跃迁。
③. N→R跃迁：σ电子逐级跃迁到各高能级，最后 脱离分子，使分子成为分子离子的跃迁。（光致电 离） ④.电荷迁移跃迁：当分子形成配合物或分子内的 两个大π体系相互接近时， 外来辐射照射后，电荷 可以由一部分转移到另一部分，而产生电荷转移吸 收光谱。 可见，有机化合物一般主要有4种类型的跃迁：
E ＝ Ee+ Ev+ Er 式中Ee为电子能量 ，Ev为振动能量，Er转动能量。
二、分子的能级及电子在能级间的跃迁
v’3
J‘
v’2
J ‘ 电子
v1’
激发态
v’o
J
v3
v2
v1 v0
电子 能级
振动 能级
J
J J
转动 能级
电子 基态
ΔE=E1-E2=hν=hc/λ
1．转动能级
转动可能计级算间出的：能量差ΔEr约为：0.025～0.003eV。假如是0.01 eV，
2．不饱和脂肪烃 在不饱和烃类分子中，除含有σ键外，还含有π键，它们可以产 生σ→σ＊和π→π＊两种跃迁。 π→π＊跃迁的能量小于 σ→σ＊跃迁。 例如，在乙烯分子中， π→π＊跃迁最大吸收波长为180nm。这种 含有不饱和键的基团称为生色团 . 在不饱和烃类分子中，当有两个以上的双键共轭形成大π键 时，随着共轭系统的延长， π→π＊跃迁的吸收带将明显向长波 方向移动，吸收强度也随之增强. 在共轭体系中， π→π＊跃迁产生的吸收带又称为K（Konjugation） 带。
线状光谱
S0 分子内电子跃迁
带状光谱
分子形成带状光谱的原因
1、能级之间的能量间距非常小，导致跃迁所产 生的谱线非常多，间距非常小，易于重叠。
2、色散元件难以将谱线完全分开
第二节 有机化合物的紫外吸收光谱
一、分子中电子的跃迁类型 价电子： σ键电子 → 饱和的σ键
π键电子 → 不饱和的π键 n 电子 → 孤对电子 分子中分子轨道有成键轨道与反键轨道：
它们的能级高低为：σ<π<n <π*<σ*
跃迁能量大小：
σ→ σ* > n → σ* > π→ π* > n→ π*
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。
电子跃迁类型：
当饱和烷烃的分子中的氢被氧、氮、卤素、硫等杂原子取 代时，因有n 电子存在，而产生n→σ＊跃迁，所需能量减小。吸 收C如2（1H0波，n3nB→m长CrH和（σ向＊4C跃σ长）H→迁波3；σI范的＊方C）围nH向→I和13移2吸σ25＊动5～收跃9，n1峰迁m3这53分n（4种m9别n（n现m→出（象σσ现→＊称n在σ→）＊之1σ；）7为＊3C，、红）HC2移。20HI42。这吸3和I跃例些收25迁如数峰8n范，据2m9围处C2不nH1。m仅53C0又说～l、 明氯、溴和碘原子引入甲烷后，其相应的吸收波长发生了红移， 显示了助色团的助色作用。而且说明，虽杂原子半径增加， n→σ＊跃迁向长波方向移动。
=12400nm
=12.4μm 可见，振动能级跃迁产生的吸收光谱位于红外区
(0.78~50μm)，称红外光谱或分子振动光谱。 振动能级跃迁时不可避免地会产生转动能级间的跃 迁。即振动光谱中总包含有转动能级间跃迁，因而 产生光谱也叫振动-转动光谱。
λ=hc/ΔE =6.624×10-34×2.998×108/0.01×1.6×10-19 =1.24×10-5m
=12400nm
=124μm 可见，转动能级跃迁产生吸收光谱位于远红外区（50 ~
300mm）, 称远红外光谱或分子转动光谱。
2.振动能级： 振是动0能.1级eV间，的可能计量算差出Δ：Ev 约为： １～0.025eV。假如
紫外吸收光谱分析
第一节 分子吸收光谱
一、分子内部的运动及分子能级 分子光谱比原子光谱要复杂得多。这是由于在分
子中，除了有电子相对于原子核的运动外，还有组成 分子的各原子在其平衡位置附近的振动，以及分子本 身绕其重心的转动。如果考虑三种运动形式之间的相 互作用，则分子总的能量可以认为是这三种运动能量 之和。即
理想分子光谱的示意图
A 紫外 可见
红外
电子跃迁
振动精细结构
远红外
振动跃迁 转动精细结构
微波 转动跃迁
200
2000
20000 波长(nm)
分子能级 能级差
反映的信息
电子能级
△E 1--20 ev （紫外可见波区）
反映价电子能量状 况等信息可给出物质 的化学性质的信息。 (主要用于定量测定)
振动能级
3．电子能级 电子能级的能量差 ΔEe : 20～1eV。假如是5eV，可计算
出：
λ=hc/ΔE =6.624×10-34×2.998×108/5×1.6×10-19 =2.48×10-7m
=248nm 可见，电子跃迁产生的吸收光谱在紫外—可见光区
(200~780nm)，称紫外—可见光谱或分子的电子光谱。 电子能级跃迁时不可避免地会产生振动和转动能级 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，因而产生的谱线呈现宽谱带。紫外— 可见光谱实际上是电子-振动-转动光谱。
△E 0.05--1 ev （红外波区）
反映价键特性等结 构信息。主要用于定 性，定量比UV/Vis 差。
转动能级
△E 0.05-0.005ev （远红外区）
反映分子大小、键 长度、折合质量等分
子特性的信息。
原子光谱和分子光谱特征
S3
h S2
S1百度文库
E3
A
E2
E1
S0
E0
纯 电子能态 间跃迁
S2
h
A
S1
n→π＊ 、 π→π＊ 、 n→σ＊ 和σ→σ＊。
1．饱和烃 饱和烃类分子中只含有σ键，因此只能产生σ→σ＊跃迁，即σ
电子从成键轨道（ σ ）跃迁到反键轨道（ σ *），所需能量最大。 饱和烷烃的分子吸收光谱出现在远紫外区，吸收波长λ10～ 200nm，已超出紫外、可见分光光度计的测量范围，只能被真 空紫外分光光度计检测到（空气中的氧吸收波长< 160nm的紫外 光）。如甲烷的λmax为125nm,乙烷λmax为135nm。这类物质在 紫外光谱分析中常用作溶剂。
①.N→V跃迁：电子由成键轨道跃迁到反键轨道，
包括σ→σ＊；π→π＊跃迁。
②. N→Q跃迁：分子中未成键的n 电子跃迁到反键
轨道，包括n→σ＊；n→π＊跃迁。
③. N→R跃迁：σ电子逐级跃迁到各高能级，最后 脱离分子，使分子成为分子离子的跃迁。（光致电 离） ④.电荷迁移跃迁：当分子形成配合物或分子内的 两个大π体系相互接近时， 外来辐射照射后，电荷 可以由一部分转移到另一部分，而产生电荷转移吸 收光谱。 可见，有机化合物一般主要有4种类型的跃迁：
E ＝ Ee+ Ev+ Er 式中Ee为电子能量 ，Ev为振动能量，Er转动能量。
二、分子的能级及电子在能级间的跃迁
v’3
J‘
v’2
J ‘ 电子
v1’
激发态
v’o
J
v3
v2
v1 v0
电子 能级
振动 能级
J
J J
转动 能级
电子 基态
ΔE=E1-E2=hν=hc/λ
1．转动能级
转动可能计级算间出的：能量差ΔEr约为：0.025～0.003eV。假如是0.01 eV，
2．不饱和脂肪烃 在不饱和烃类分子中，除含有σ键外，还含有π键，它们可以产 生σ→σ＊和π→π＊两种跃迁。 π→π＊跃迁的能量小于 σ→σ＊跃迁。 例如，在乙烯分子中， π→π＊跃迁最大吸收波长为180nm。这种 含有不饱和键的基团称为生色团 . 在不饱和烃类分子中，当有两个以上的双键共轭形成大π键 时，随着共轭系统的延长， π→π＊跃迁的吸收带将明显向长波 方向移动，吸收强度也随之增强. 在共轭体系中， π→π＊跃迁产生的吸收带又称为K（Konjugation） 带。
线状光谱
S0 分子内电子跃迁
带状光谱
分子形成带状光谱的原因
1、能级之间的能量间距非常小，导致跃迁所产 生的谱线非常多，间距非常小，易于重叠。
2、色散元件难以将谱线完全分开
第二节 有机化合物的紫外吸收光谱
一、分子中电子的跃迁类型 价电子： σ键电子 → 饱和的σ键
π键电子 → 不饱和的π键 n 电子 → 孤对电子 分子中分子轨道有成键轨道与反键轨道：
它们的能级高低为：σ<π<n <π*<σ*
跃迁能量大小：
σ→ σ* > n → σ* > π→ π* > n→ π*
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。
电子跃迁类型：
当饱和烷烃的分子中的氢被氧、氮、卤素、硫等杂原子取 代时，因有n 电子存在，而产生n→σ＊跃迁，所需能量减小。吸 收C如2（1H0波，n3nB→m长CrH和（σ向＊4C跃σ长）H→迁波3；σI范的＊方C）围nH向→I和13移2吸σ25＊动5～收跃9，n1峰迁m3这53分n（4种m9别n（n现m→出（象σσ现→＊称n在σ→）＊之1σ；）7为＊3C，、红）HC2移。20HI42。这吸3和I跃例些收25迁如数峰8n范，据2m9围处C2不nH1。m仅53C0又说～l、 明氯、溴和碘原子引入甲烷后，其相应的吸收波长发生了红移， 显示了助色团的助色作用。而且说明，虽杂原子半径增加， n→σ＊跃迁向长波方向移动。