线性吸收光谱

学号：51090602040 姓名：周慧

线性吸收光谱

光谱学主要研究光与物质相互作用过程中的有关问题。

原子或分子中的电子，总是处在某一种运动状态之中。每一种状态都具有一

定的能量，属于一定的能级。这些电子由于各种原因( 例如受到光、热、电等的激发，或者发出光或热) 而从一个能级转移到另一个能级，称为跃迁。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另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( 即一定波长)的辐射。

当光进入某种物质以后，可以有两种情况发生:一种是进入物质后，能量几乎不被吸收;另一种是能量被全部或部分吸收，在后一种情况下，在吸收光的过程中，光能被转移给分子。由上述理论可知，吸收本身是一种高度专一的现象，即一定结构的分子只吸收一定能量的辐射。根据量子理论，分子从光波中吸收能量必定是以不连续的、整份单位的形式发生，这些不连续的微小能量单位被称为量子。这也就是说频率为v 的单色光的能量必定是h v的整数倍。能量与波长成反比。波长越长，能量越小。反之，波长越短，能量越大，所以紫外区光的能量比可见区的要大。

根据光的波动说和微粒说，吸收光谱是物质分子吸收了与其某一运动方式的能级变化能量相符的电磁波，使相应的运动方式的能级提高而产生的。即光的吸收和发射是由于原子或分子中能量的改变。每个分子具有一系列严格分立的能级。处于基态的分子，当受到光的能量激发时，它可以吸收特征频率的能量而跃迁到较高的能级—激发态。既然物质对光的吸收具有选择性，就可以缓慢地改变通过某一吸收物质的入射光的波长，并记录该物质在每一波长处的吸光度，然后以波长为横坐标，以吸光度为纵坐标作图，这样得到的谱图称为该物质的吸收光谱或吸收曲线。被物质所吸收

的光线处在紫外区或可见区内，获得的吸收光谱称为紫外或可见光吸收光谱。从某

物质的吸收光谱可以看出它在不同的光谱区域内吸收能力的分布情况。显然，某物质吸收光谱的形状是与他的内部结构紧密相关的。因此，研究各种物质的吸收光谱，可以为研究它们的内部结构提供重要的信息。根据价键轨道理论，分子是由原子核骨架和核外电子组成的整体。组成分子的每一个原子的成键电子，属于整个分子所有。

这些价电子的运动状态决定着分子的性质。分子的电子光谱最直接地反映了这些价电子的运动状态、能量变化及分子结构的情况。分子中的价电子可以分为三类:形成单键的σ电子;形成重键( 双键或三键)的л电子;未共有电子的( 或称非键) n电子。σ键和л键中的电子的运动各有不同形式的成键轨道，分别称为σ轨道和л轨道，每一个成键轨道的存在，必然伴随着一个相应的反键轨道。分别用σ*和л*表示。当分子吸收一定能量的辐射时，就发生相应的能级间的跃迁。有机物在紫外一可见光区域内电子跃迁的方式一般有σ→σ*、n →σ*、л→л*和n→л*四种类型。这些能级跃迁所需能量是(σ→σ* ) > (n →σ*) > (л→л*) >( n→л*) 。如图1 。

通常将分子中电子跃迁的吸收谱带分为以下四类:

I . R吸收带它是由n→л*跃迁形成的吸收带，由于摩尔吸收系数很小，吸收

带较弱，易被强吸收带掩盖，并易受溶剂极性的影响而发生偏移。

2 . K吸收带它是由л→л*跃迁形成的吸收带，摩尔吸收系数最大可达10000，吸收谱带较强。共扼烯烃和取代芳香族化合物可产生这种谱带。

3 . B吸收带它是芳香族化合物及杂芳香族化合物的特征谱带。B吸收带容易反映出有机化合物的精细结构，但溶剂的极性、酸性、碱性等对精细结构的影响较大。

4 . E吸收带它是芳香族化合物的特征谱带之一，吸收强度大，摩尔吸收系数为2000-14000，吸收波长偏向紫外的低波长部分，有的则在真空紫外区。

大量实践证明，每种物质都有其特定的吸收光谱。因此，如同根据指纹差异可以辨认众人一样，可根据吸收光谱的差异来鉴别各种物质，还可以根据每种物质吸收光谱曲线上某些特征波长处的透射率或吸光度的高低判别或测定该物质的浓〔或含量) 。

通常测量物质吸收光谱的手段是分光光度法，相应的仪器即为分光光度计仪器。与其它光谱分析方法相比，分光光度计具有以下特点:1 、设备和操作都比较简单，费

用少，分析速度快:2 、灵敏度高;3 、选择性好:4 、精密度和准确度较高;5 、用途广泛。