第三章 紫外可见吸收光谱法

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第三章 紫外-可见吸收光谱分析

第三章   紫外-可见吸收光谱分析

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。 如果存在共轭体系,则随共轭系统的延长, 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。其特点是:强度大,εmax›104;位置一般在217~280nm λmax和εmax的大小与共轭链的长短及取代基的位置有关 根据K带是否出现,可判断分子中共轭体系的存在的情况。在紫外光 根据 带是否出现,可判断分子中共轭体系的存在的情况 带是否出现 谱分析中有重要应用。
紫外- §3-3 紫外-可见分光光度法的应用 一、 定性分析 二、纯度检查 三、结构推测 四、定量分析 单组分样品的定量分析 多组分样品的定量分析
一、 定性分析
1、依据:吸收光谱的特征——形状、波长、峰数目、强度、 吸光系数。 、依据:吸收光谱的特征 形状、 形状 波长、峰数目、强度、 吸光系数。 2、方法:对比法 、方法: (1) 对比吸收光谱特征数据 (2) 对比吸光度或吸光系数的比值
3.芳香烃 .
苯有三个吸收带 E1带180∼184nm ε=47000 E 2带200∼204 nm ε=7000 苯环上三个共扼双键的 π → π*跃迁特征吸收带 B带 230-270 nm
ε=200
π → π*与苯环振动引起; 含取代基时, B带简化,红移 当苯环上有取代基时,苯的三个特征谱带都会发生显著的变化, 其中影响较大的是E2带和B谱带。
化合物 H2O CH3OH CH3CL CH3I CH3NH2
λmax(nm) 167 184 173 258 215
εmax 1480 150 200 365 600

紫外-可见吸收光谱法概述.

紫外-可见吸收光谱法概述.
产生吸收光谱位于远红外区。远红外光谱或分子转动光谱;
(2) 振动能级的能量差Δ Ε v约为:0.05~1eV,跃迁产 生的吸收光谱位于红外区,红外光谱或分子振动光谱; (3) 电子能级的能量差Δ Ε e较大1~20eV。电子跃迁产生 的吸收光谱在紫外—可见光区,紫外—可见光谱或分子的电 子光谱;
15:10:24
e
(3)可见光区:400-800nm
物质颜色于吸收光颜色的关系: 互补色 250 3 300
带状光谱:电子跃迁的同时,伴随着振动转动能级的跃迁
15:10:24
能级跃迁
电子能级间跃 迁的同时,总伴 随有振动和转动 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
迁产生的若干谱
线而呈现宽谱带 。
(6)吸收谱带强度与该物质分子吸收的光子数成正比,定 量分析的依据。
15:10:24
分子具有三种不同能级:电子能级、振动能级和转动能级
三种能级都是量子化的,且各自具有相应的能量。 分子的内能:电子能量Ee 、振动能量Ev 、转动能量Er 即: E=Ee+Ev+Er ΔΕe>ΔΕv>ΔΕr
15:10:24
讨论:
(1)跃迁
15:10:24
2.物质对光的选择性吸收及吸收曲线
M + h → M* M + 热
基态
E1 (△E)
激发态
E2
M + 荧光或磷光
E = E2 - E1 = h
量子化 ;选择性吸收 吸收曲线与最大吸收波 长 max 用不同波长的单色光 照射,测吸光度;
15:10:24
3.吸收曲线的讨论:
①同一种物质对不同波长光的吸光度不同。吸光度最大处

第三章 紫外-可见吸收光谱法

第三章 紫外-可见吸收光谱法

1. 光学光谱区的划分
2. 分类
红外吸收光谱: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。 紫外吸收光谱:电子跃迁光谱,吸收光波长范围 200∼400 nm(近紫外区) ,可用于结构鉴定和定 ∼ 量分析。 可见吸收光谱:电子跃迁光谱,吸收光波长范围 400∼750 nm ,主要用于有色物质的定量分析。 。
3.摩尔吸光系数 3.摩尔吸光系数ε的讨论
吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数; 吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数; 特征常数 的改变而改变。 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, 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; 有关,与待测物浓度无关; 可作为定性鉴定的参数 定性鉴定的参数; 可作为定性鉴定的参数; 值是不同的。 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, λmax处的摩尔吸光系数 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 max表示 表示。 max表明了该 表明了该吸收物质最大限度的 吸光能力, 吸光能力,也反映了光度法测定该物质可能达到 的最大灵敏度。 的最大灵敏度。
1.
物质的颜色
当一束太阳光照射某一溶液时,太阳光 中某一颜色的光被吸收,其互补色光 透过溶液,刺激人的眼睛,使人感觉 到它的颜色。 根据溶液的颜色,可以估计该溶液吸 收的光的波长。
KMnO4 的颜色及吸收光谱
KMnO4是紫红色,原 因是KMnO4吸收了紫 红色的互补色光(绿光 ),其互补色光紫红色 透过溶液,刺激人的眼 睛,使人感觉到它的颜 色是紫红色。
一、跃迁类型
1.σ→σ* 跃迁 较大,跃迁发生在远紫外区, △E 较大,跃迁发生在远紫外区,波长范围低于 200nm。 200nm。 2.n 2.n→σ* 跃迁 △E 较σ→σ* 跃迁要小,跃迁发生在150--250nm 跃迁要小,跃迁发生在150--250nm 150-波长范围内,因此在紫外区不易观察到这类跃迁。 波长范围内,因此在紫外区不易观察到这类跃迁。 3.π→π* π→π*跃迁 3.π→π*跃迁 吸收的波长较长,孤立的π→π* π→π*跃迁一般在 吸收的波长较长,孤立的π→π*跃迁一般在 200nm左右 200nm左右 →π*跃迁 4、n→π*跃迁 一般在近紫外区 近紫外区( nm), ),吸光强度 一般在近紫外区(200 ~ 400 nm),吸光强度 较小, 较小,

仪器分析_紫外-可见分光光度和红外光谱法习题及参考答案

仪器分析_紫外-可见分光光度和红外光谱法习题及参考答案

第三章紫外可见吸收光谱法一、选择题1、人眼能感觉到的可见光的波长范围是()。

A、400nm~760nmB、200nm~400nmC、200nm~600nmD、360nm~800nm2、在分光光度法中,透射光强度(I)与入射光强度(I0)之比I/I0称为( )。

A、吸光度B、吸光系数C、透光度D、百分透光度3、符合朗伯-比尔定律的有色溶液在被适当稀释时,其最大吸收峰的波长位置( )。

A、向长波方向移动B、向短波方向移动C、不移动D、移动方向不确定·4、对于符合朗伯-比尔定律的有色溶液,其浓度为c0时的透光度为T0;如果其浓度增大1倍,则此溶液透光度的对数为( )。

A、T0/2B、2T0C、2lgT0D、5、在光度分析中,某有色物质在某浓度下测得其透光度为T;若浓度增大1倍,则透光度为( )。

A、T2B、T/2C、2TD、T1/26、某物质的摩尔吸光系数很大,则表明( )。

A、该物质溶液的浓度很大B、光通过该物质溶液的光程长C、该物质对某波长的光的吸收能力很强D、用紫外-可见光分光光度法测定该物质时其检出下限很低7、在用分光光度法测定某有色物质的浓度时,下列操作中错误的是( )。

A、比色皿外壁有水珠B、待测溶液注到比色皿的2/3高度处)C、光度计没有调零D、将比色皿透光面置于光路中8、下列说法正确的是( )。

A、透光率与浓度成正比B、吸光度与浓度成正比C、摩尔吸光系数随波长而改变D、玻璃棱镜适用于紫外光区9、在分光光度分析中,常出现工作曲线不过原点的情况。

与这一现象无关的情况有( )。

A、试液和参比溶液所用吸收池不匹配B、参比溶液选择不当C、显色反应的灵敏度太低D、被测物质摩尔吸光系数太大10、质量相等的A、B两物质,其摩尔质量M A>M B。

经相同方式发色后,在某一波长下测得其吸光度相等,则在该波长下它们的摩尔吸光系数的关系是( )。

A、εA>εBB、εA<εBC、εA=εBD、2εA>εB11、影响吸光物质摩尔吸光系数的因素是( )。

有机波谱分析--紫外-可见光谱法

有机波谱分析--紫外-可见光谱法
λmax=230~270nm; εmax=200~7000 L·mol-1·cm-1。
②呈一宽峰,且有精细结构。 ③当苯环被烷基以外的基团取代或溶剂极性增大时,精细
结构将会减弱甚至消失。
(4)E 带:芳香族化合物的特征谱带。
Ethylene
●E1带:苯环中“乙烯键”的π→π*跃迁产生的吸收带。 λmax=180~200nm,远紫外区; εmax=5×104L·mol-1·cm-1,强吸收。(不常用)
3.互变异构
4.氢键效应 1)溶质分子间氢键
使n→*共轭受限,轨道能差增大,波长蓝移。
2)分子内氢键:能差减小,波长红移。
例如:邻硝基苯酚和间硝基苯酚
分子内氢键
max=278nm =6.6103
无分子内氢键
max=273nm =6.6103
邻硝基苯酚, 由于分子内氢键的形成,红移了5nm。
3)溶质与溶剂间形成的氢键(属于溶剂效应)
波谱范围:10~800nm
(1)远紫外光区10~200nm (2)近紫外光区200~400nm (3)可见区400~800nm.
一般的紫外光谱是指近紫外区。
1、紫外光谱产生的条件
2、有机分子的化学键类型
★构成分子的化学键主要有 键、 键,还 有未成键孤
对电子构成的非键(n 键)。
★ 5种轨道分别是:
54
2)单环共轭烯烃(乙醇溶剂) ◆母体值: ①共轭二烯不在同一环内
217nm
②共轭二烯在同一环内
◆扩展共轭: ◆取代基增加值: 烷基 卤素 ◆环外双键
253nm
+30nm
+5nm +17nm +5nm
55
●注意: (1)母体值只是指共轭二烯母体本身的λ值,不包括C=C-C=C

第三章紫外可见分光光度法

第三章紫外可见分光光度法

(1) σ→σ* 跃迁
成键σ电子跃迁到反键σ*轨道所产生的跃迁
σ→σ*跃迁所需能量很大,相当于远紫外的辐射能, <200nm
饱和烃只能发生σ→σ*跃迁
例: CH4
λmax=125nm
C2H6 λmax=135nm
常用饱和烃类化合物作紫外可 见吸收光谱分析的溶剂
(2) n→σ* 跃迁
T 透射比 Transmission 透光度(率) Transmittance
b 样品光程(Sample Path Length),单位为cm。 一般为吸收池厚度。
例1 邻二氮菲光度法测铁
(Fe)=1.0mg/L, b=2cm , A=0.38
计算 和
E 1% 1cm
解: c(Fe)=1.0 mg/L=1.0×10-3/55.85 =1.8×10-5mol/L
紫外可见吸收光谱是由分子中价电子能级跃迁产生 的——这种吸收光谱取决于价电子的性质Βιβλιοθήκη 1. 电子类型形成单键的σ电子
C-H、C-C
形成双键的π电子
C=C、C=O
未成对的孤对电子n 电子 C=¨O:
¨O :
例:
HC
H
从图中可见,各种能级的高低顺序是: n**;
电子能级和跃迁类型 σ* π*

=
0.38 2 1.8 ×10-5
= 1.1104L
mol-1
cm-1
吸光度与波长的关系 A = abc
显示器
0.00
检测器
光源
0.00
b
0.10
b
朗伯-比尔定律的局限性
当溶质浓度很高(一般>0.01mol/L)时, 分子之 间的距离与分子大小相比,静电作用影响摩尔 吸光系数的偏离

3第三章紫外-可见吸收光谱法

3第三章紫外-可见吸收光谱法

羧酸及羧酸的衍生物虽然也有n*吸 收带,但是, 羧酸及羧酸的衍生物的羰基 上的碳原子直接连结含有未共用电子对的 助色团,如-OH、-Cl、-OR等,由于这些助 色团上的n电子与羰基双键的电子产生 n共轭,导致*轨道的能级有所提高, 但这种共轭作用并不能改变n轨道的能级, 因此实现n* 跃迁所需的能量变大,使 n*吸收带蓝移至210nm左右。
白光除了可由所有波长的可见光复合得 到外,还可由适当的两种颜色的光按一 定比例复合得到。能复合成白光的两种 颜色的光叫互补色光。
/nm 400-450 450-480 480-490 490-500 500-560 560-580 580-610 610-650 650-760
颜色 紫 蓝 绿蓝 蓝绿 绿 黄绿 黄 橙 红
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*
⑴ σ→σ*跃迁
所需能量最大,σ电子只有吸收远紫外 光的能量才能发生跃迁。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
饱和烃的取代衍生物如卤代烃,其卤素原子 上存在n电子,可产生n* 的跃迁。 n* 的能量低于*。
例如,CH3Cl、CH3Br和CH3I的n* 跃迁 分别出现在173、204和258nm处。这些数据不 仅说明氯、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。
直接用烷烃和卤代烃的紫外吸收光谱分析 这些化合物的实用价值不大。但是它们是测定 紫外和(或)可见吸收光谱的良好溶剂。
羧酸及羧酸的衍生物虽然也有n*吸 收带,但是, 羧酸及羧酸的衍生物的羰基 上的碳原子直接连结含有未共用电子对的 助色团,如-OH、-Cl、-OR等,由于这些助 色团上的n电子与羰基双键的电子产生 n共轭,导致*轨道的能级有所提高, 但这种共轭作用并不能改变n轨道的能级, 因此实现n* 跃迁所需的能量变大,使 n*吸收带蓝移至210nm左右。

高分子材料研究方法--紫外可见吸收光谱 ppt课件

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16
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:
π→π*
n→π*
吸收峰波长 与组成双键的
有关
原子种类基本无关
吸收强度 强吸收 104~105 弱吸收 <102
极性溶剂 向长波方向移动 向短波方向移动
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O:
例:H C
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10
分子轨道有σ、σ*、π、 π*、n 能量高低σ<π<n<π*<σ*
σ* π*
n → σ* π→π* n→π*跃迁
n
π

σ→σ*

σ
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11
主要有四种跃迁类型 跃迁所需能量为:
σ→σ* n→σ* π→π* n→π*
分子中电子的能级和跃迁
2
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不同波长的光
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L 4
A
图3-1 紫外可见吸收光谱示意图
末端吸收
最强峰
肩 峰
次强峰 峰谷
max
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min

5
A
分析吸收曲线 可以看到:
1.同一浓度的 待测溶液对不 同波长的光有 不同的吸光度;
max
min

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。
CH3Br λmax=204nm
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14
(3)π→π*跃迁
π电子跃迁到反键π* 轨道所产生的跃迁,这类跃迁 所需能量比σ→σ*跃迁小,若无共轭,与n→σ*跃迁 差不多。200nm左右

第三章 紫外-可见吸收光谱法

第三章    紫外-可见吸收光谱法

3-1 概述
3-1 概述
紫外光
波长为10-400nm的电磁辐射,分为远紫外光 的电磁辐射, 波长为 的电磁辐射 (10-200nm)和近紫外光(200-400nm)。 )和近紫外光( )。 远紫外光可被大气中的水气、 远紫外光可被大气中的水气、氮、氧和二氧化 碳所吸收,只能在真空中研究, 碳所吸收,只能在真空中研究,故又称真空紫 外光。我们讨论近紫外光谱。 外光。我们讨论近紫外光谱。
紫外-可见吸收光谱法 第三章 紫外 可见吸收光谱法
UltravioletUltraviolet-Visible Absorption Spectrometry UV-Vis UV-
章节内容
第一节 概述 紫外-可见吸收光谱 第二节 紫外 可见吸收光谱 第三节 紫外-可见分光光度计 紫外 可见分光光度计 紫外-可见吸收光谱法的应用 第四节 紫外 可见吸收光谱法的应用
(5)出射狭缝 紫外-可见分光光度计使用石英棱镜。 棱镜单色器的缺点在于色散率随波长变 化,得到的光谱呈非均匀排列,而且传递 光的效率较低。 光栅单色器在整个光学光谱区具有良好 的几乎相同的色散能力。因此现代紫外-可 见分光光度计 多采用光栅单色器。 (三)吸收池 (四)检测器 (五)信号显示器
二、分光光度计的构造类型
的配位体强度小于NH 如:H2O的配位体强度小于 3的, 的配位体强度小于 所以, ( 所以,Cu(H2O)6呈浅蓝色,吸收峰 ) 呈浅蓝色, 794nm;Cu(NH3)6深蓝色,吸收峰 深蓝色, ; ( 663nm。 。 一些常见配位体配位场强弱顺序: 一些常见配位体配位场强弱顺序: I-<Br-<Cl-<F-<OH-<C2O4-=H2O<SCN-< 吡啶=NH3<乙二胺 联吡啶 邻二氮菲 乙二胺<联吡啶 吡啶 乙二胺 联吡啶<邻二氮菲 <NO2-<CN-

分析化学(仪器分析)第三章-仪器分析(UV)

分析化学(仪器分析)第三章-仪器分析(UV)

1
第一节
概述
一、紫外-可见吸收光谱法
根据溶液中物质的分子或离子对紫外和可见光谱
区辐射能的吸收来研究物质的组成和结构的方法。
包括比色分析法和紫外-可见分光光度法。 紫外-可见吸收光谱的产生:分子价电子能级跃迁。 波长范围:10-800 nm.
(1) 远紫外光区: 10-200nm
(2) 近紫外光区: 200-400nm (3) 可见光区:400-800nm
结束结束结束25一基本部件二分光光度计的构造原理26紫外可见分光光27光源单色器样品室检测器显示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
第三章 紫外-可见吸收光谱法
第一节 概述
第二节 紫外-可见吸收光谱
第三节 紫外-可见分光光度计
第四节 紫外-可见吸收光谱法的应用
金属离子的影响,将引起配位体 吸收波长和强度的变化。变化与成键 性质有关,若共价键和配位键结合, 则变化非常明显。
23
3.电荷转移吸收光谱
电荷转移跃迁:辐射下,分子中原定域在金属
M轨道上的电荷转移到配位体L的轨道,或按相反
方向转移,所产生的吸收光谱称为荷移光谱。
Mn+—Lbh M(n-1) +—L(b-1) h [Fe2+SCN]2+ [Fe3+SCN-]2+ 电子接受体
34
2. 定量分析
依据:朗伯-比耳定律—分子吸收光谱定量分析 的基本定律,它指出:当一束单色光穿过透明介质 时,光强度的降低同入射光的强度、吸收介质的厚 度以及光路中吸光微粒的数目成正比。
吸光度: A= e b c 透光度:-lgT = e b c
35

第三章紫外光谱和质谱

第三章紫外光谱和质谱

③ π-π*跃迁
是π电子从π成键向反键π*轨道的跃迁,含有π电子基团的不饱和有 机化合物,都会发生π-π*跃迁,如有 、 等的有机化合
物。π-π*跃迁所需的能量比σ-σ*跃迁小,也一般比n-σ*跃迁小,吸收 峰一般在200nm附近。
π-π*还具有以下特点:
吸收波长一般受组成不饱和键的原子影响不大,如 及 的λmax 都是 175 nm;摩尔吸光系数都比较大,通常在104以上,为强吸收带;
特点:光谱原理简单,识谱容易,信息量较少, 应用仍较广泛。
一、基本原理
1.紫外光谱的产生 E = E0 + E平动 + E转动 + E振动 + E电子 图中A、B表示不同能量的两个电 子能级,在每个电子能级中还分 布着若干振动能量不同的振动能 级,它们的振动量子数V=0、1、 2、3…表示,而在同一电子能级 和同一电子能级和同一振动能级 中,还分布着若干能量不同的转 动能量,它们的转动能级数J=0、 1、2、3……表示。 在分子能级跃迁所产生的能级变化ΔE中,电子能级跃 迁的能量变化ΔEe是最大的,一般在1~20eV之间, 它对应的电磁辐射能量主要在紫外-可见光区。
3.某些常见化合物的吸收光谱 ① 饱和烃及其取代衍生物 饱和烃中只有σ键,即只有σ电子,因此只能产生σ-σ*跃 迁,饱和烃的取代衍生物引入具有未成键n电子的杂原子, 可以产生n -σ*跃迁,吸收波长变大 。 如CH4的吸收波长为125 nm,而CH3Cl、CH3Br和CH3I的 吸收波长分别为173、204 和258 nm。 饱和烃是测定紫外-可见光谱时的良好溶剂。 ② 不饱和烃及共轭烯烃 可以产生σ-σ*跃迁和π-π*跃迁,一般在近紫外光区,为强吸收带在 分析上较有实用价值。 不饱和烃中,如果存在着共轭体系,共轭使电子离域大,-*能 量降低,跃迁几率增加,吸收波长变长,吸收变大。共轭程度越大, 则λmax越大,εmax也越大。 如:乙烯(193 nm),1,3-丁二烯(217 nm),己三烯(258 nm),辛四 烯(300 nm) 在共轭体系下,π-π*跃迁所产生的吸收带,又称为K带。

仪器分析第三章(含练习题)

仪器分析第三章(含练习题)

C
C
p
极性
非极性
n → p*跃迁:兰移; ;
p → p*跃迁:红移;
N-亚硝基二甲胺在不同溶剂中的紫外吸收光谱图
由于溶剂对电子光谱图影响很大,因此,在吸收 光谱图上或数据表中必须注明所用的溶剂。在进行紫 外光谱法分析时,必须正确选择溶剂。选择溶剂时注 意下列几点:
3.2 光吸收的基本定律
如:异丙叉丙酮
吸收带
max(正己烷)
max(氯仿)
max(甲醇)
max(水)
p→p *p n→
*
230nm
329nm
238nm
315nm
237nm
309nm
243nm
305nm
溶剂极性增加,n→π *跃迁吸收带蓝移是因为:
C
O ‥ n轨道
· C
· O
p * 轨道
从上面C=O(羰基)键的电子云分布可以知道,相 对于激发态π*轨道来说,基态时氧原子上的n电子处于定 域状态,更为集中,使得羰基的极性较为明显,因此,在 n→π*跃迁中,基态的极性比激发态更强一些。
3.1.4 常用术语
吸收峰、谷、肩峰、末端吸收
3.1.4 常用术语
☺吸收曲线
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)
λmax
不同浓度的同一种物质, 其吸收曲线形状相似, λmax不变。而对于不同物 质,它们的吸收曲线形状 和λmax则不相同。 ——定性分析依据
第3章 紫外-可见分光光度法法
Ultraviolet and visible Spectrometry (UV-Vis)
• 紫外-可见吸收光谱
• 朗伯-比尔定律

紫外-可见吸收光谱.

紫外-可见吸收光谱.
饱和烃的取代衍生物如卤代烃,其卤素原子上存 在n电子,可产生n* 的跃迁。 n* 的能量 低于*。例如,CH3Cl、CH3Br和CH3I的n* 跃迁分别出现在173、204和258nm处。
3.有机化合物的吸收光谱与分子结构
(2)不饱和烃及共轭烯烃
在不饱和烃类分子中,除含有键外,还含有 键,它们可以产生*和*两种跃迁。 *跃迁的能量小于 *跃迁。例如,在 乙烯分子中, *跃迁最大吸收波长为180nm。
第一节 紫外-可见吸收光谱 一、分子吸收光谱的产生
过程:
运动的分子外层电子---吸收外来辐射--产生电子能级跃迁----分子吸收光谱。
M h I0 M * It
一、分子吸收光谱的产生
在分子中,除了电子 相对于原子核的运动 外,还有核间相对位 移引起的振动和转动。 这三种运动能量都是 量子化的,并对应有 一定能级。左图为分 子的能级示意图。
丙酮
例:KMnO4紫红色,吸收的是绿光,λmax=525nm。它 对其它颜色的光吸收极小。吸收曲线形状是物质特有 的。当KMnO4的量不同,只使曲线沿纵座标上下移动, 但曲线形状不变。
图 KMnO----4的吸收光谱图 浓度:5、10、20、40μg/ml,1cm厚比色杯
四、分子跃迁类型及吸收光谱
max 较大 (104以上),可用于定量分析。
2.几个概念
生色团(Chromogenesis group)
有机化合物分子中含有非键或键的电子体系,
能吸收外来辐射时并引起n-* 和-*跃迁,可产生 此类跃迁或吸收的结构单元,称为生色团。
是一些具有不饱和健和含有孤对电子的基团。
如-C=C-、-C ≡ C-、—CH=O、—N=N—、-N=O 、—C≡N、—NO2等

紫外-可见吸收光谱分析

紫外-可见吸收光谱分析

• 分子、原子或离子具有不连续的量子化能级,仅当
照射光光子的能量(hυ)与被照射物质粒子的基态和 激发态能量之差相当时才能发生吸收。不同的物质微粒 由于结构不同而具有不同的量子化能级,其能量差也不 相同。所以物质对光的吸收具有选择性。
三、吸收曲线(吸收光谱)
• 吸光度(A)--波长(λ)曲线称--。 • 光吸收程度最大处的波长叫 • 最大吸收波长,用λmax表示。 • 高锰酸钾的λmax=525nm。 • 浓度不同时,光吸收曲线形状不同,最大吸收波长
1852年,比耳(Beer)发现:
• 当单色光通过液层厚度b一
• 定的有色溶液时,溶液的吸
• 光度A与溶液浓度C成正比:

A= lg(I0/I)= k2 C
• --- 比耳定律

( C--有色溶液的浓度 k2--比例常数 )
• 将朗白定律与比耳定律合并起来:

A = lg(I0/I) = K b c
物质颜色
黄绿 黄 橙 红
紫红 紫 蓝
绿蓝 蓝绿
吸收光
颜色
波长范围

40/0n-m450

450-480
绿蓝
480-490
蓝绿
490-500
绿
500-560
黄绿
560-580

580-600

600-650

650-700
二、物质对光的选择性吸收
当一束光照射到某物质或其溶液时,组成该物质的 分子、原子或离子与光子发生“碰撞”,光子的能量就 转移到分子、原子上,使这些粒子由最低能态(基态) 跃迁到较高能态(激发态):M + hυ → M* 这个作用叫物质对光的吸收。

第三章紫外可见吸收光谱法

第三章紫外可见吸收光谱法
吸收谱带的强度与分子偶极矩变化、跃迁几率有关,也提 供分子结构的信息。通常将在最大吸收波长处测得的摩尔 吸光系数εmax也作为定性的依据。不同物质的λmax有时可能 相同,但εmax不一定相同;
吸收谱线强度A与该物质分子吸收的光子数成正比,即与 该物质的浓度C成正比,这是定量分析的依据。
A bc
s*
收远紫外光的能量才能发生跃
p*
迁;
E
n
饱和烷烃的分子吸收光谱出现
p
在远紫外区;
s
吸收波长λ<200 nm;
例:甲烷的λmax为125 nm , 乙烷λmax为135 nm。只能被真 空紫外分光光度计检测到;故可作为溶剂使用。
- 18 -
1.2 n→σ*跃迁
所需能量较大; 吸收波长为150~250 nm,大部分在远紫外区,近紫外区
光聚焦至出射狭缝; 出射狭缝
- 43 -
色散元件:
光学系统的核心部分,起分光的作用。其性能直接影响 入射光的单色性,影响测定灵敏度、选择性及校准曲线的线 性关系等。
棱镜:依据不同波长光通过棱镜时折射率不同而将不同波 长的光分开,缺点是波长分布不均匀,分辨能力较低。
光栅:利用光的衍射与干涉作用制成,它可用于紫外、可 见及红外光域,而且在整个波长区具有几乎均匀一致的高 分辨能力。它具有色散波长范围宽、分辨本领高、成本低、 便于保存和易于制备等优点。缺点是各级光谱会重叠而产 生干扰。
远紫外光区:10-200 nm; 近紫外光区:200-400 nm; 可见光区:400-780 nm。
紫外可见吸收光谱法特点:
仪器较简单,价格较便宜; 分析操作简单; 分析速度较快。
-2-
2. 紫外可见吸收光谱的产生
紫外可见吸收光谱:分子价电子能级跃迁(伴随着振 动能级和转动能级跃迁)。

紫外吸收光谱基本原理

紫外吸收光谱基本原理

1)共轭效应
共轭效应使各级能量的能级间的能量差减小,
跃迁时所需能量也相应减小,使吸收波长产生 红移,吸收强度增加。
共轭不饱合度越多,红移越明显,吸收强度也 随之增强。
22
2) 溶剂效应
n-* 跃迁产生的吸收峰,随溶剂极性增加,形成氢键的能 力增加,发生蓝移; 由 -* 跃迁产生的吸收峰,随溶剂极性增加,发生红移。 随溶剂极性增加,吸收光谱变得平滑,精细结构消失。 苯 酰 丙 酮 250
过此类规则估算最大吸收波长并与实测值对比。
26

化合物母体及取代基
波长/nm

WoodwardFieser规则用于 讲算共轭二烯、 多烯烃及共轭 烯酮类化合物 跃迁的最大吸 收波长。 Scott规则用于 计算芳香族羰 基衍生物,如 苯甲醛、苯甲 酸、苯甲酸酯 等在乙醇中的 最大吸收波长。
基 数 : 217 (无环多烯或异环二烯) nm 环内双键 增加一个共轭双键 环外双键 烷基取代基 —O— —O—R —S—R —Cl, —Br —NR2 36 30 5 5 0 6 30 5 60
18
三、有机化合物的紫外-可见吸收光谱
1. 饱和有机化合物
2. 不饱和烃及共轭烯烃
3. 羰基化合物
4. 芳香族化合物
19
四、无机化合物的紫外-可见吸收光谱
一些无机物也产生紫外-可见吸收光谱,其跃迁类型包括 p-d 跃迁或 称电荷转移跃迁以及 d-d, f-f 跃迁或称配场跃迁。 A. 电荷转移跃迁 (Charge transfer transition) 一些同时具有电子给予体(配位体)和受体(金属离子)的无机分子,在 吸收外来辐射时,电子从给予体跃迁至受体所产生的光谱。
特点:(1)吸收强度大,摩尔吸光系数大(104-105之间)。

紫外可见吸收光谱

紫外可见吸收光谱

2. 电荷迁移跃迁
——指配合物中配位体与金属离子之间,一个电子
由一方的一个轨道跃迁到另一方相关的轨道上。 ——产生电荷迁移跃迁的必要条件:一组分是电子
给予体,另一组分是电子接收体。
例: [Fe3+ (SCN-)]2+ h [Fe2+(SCN)]2+
电子接受体 电子给予体
——电荷迁移跃迁光谱的很大,一般在104以上,
——当苯环上有羟基、氨基等取代基时,吸收峰红移, 吸收强度增大.像羟基、氨基等一些助色团,至少 有一对非键n电子,这样才能与苯环上的电子相互 作用,产生助色作用.
——取代基不同,变化程度不同,可由此鉴定各种 取代基
例: 苯
λmax B带 254
λmax
E2
204
甲苯
262
208
苯酚
271
213
苯甲酸
(一)紫外可见吸收光谱 由紫外可见分光光度计获得
光源——单色器——吸收池——检测器——显示器
ΔE电 = h 光 (200—800 nm)
激发态 基态
吸收曲线
将不同波长的光透过某一固定浓度和 厚度的待测溶液,测量每一波长下待测溶 液对光的吸收程度(即吸光度),然后以 波长为横坐标,以吸光度为纵坐标作图, 可得一曲线。这曲线描述了物质对不同波 长的吸收能力,称吸收曲线或吸收光谱。
不同波长的光
L
图3-1紫外可见吸收光谱示意图
A
末端吸收
最强峰
肩 峰
次强峰 峰谷
max
min

A
分析吸收曲线 可以看到:
1.同一浓度的 待测溶液对不 同波长的光有 不同的吸光度;
max
min

第三章紫外吸收光谱

第三章紫外吸收光谱

溶剂的影响
C
∆Εn<∆Εp
O
C
C
π∗
∆Ε n > ∆Ε p π∗
∆Ε n n C
π∗ ∆Ε p
π∗ ∆Ε n π ∆Ε p
O 非极性
C
极性
C
π 极性
非极性
n → π*跃迁:兰移; λ↓ ;ε↑ 兰移; 兰移
λmax(正己烷) λmax(氯仿)
π → π*跃迁:红移; λ↑;ε↓ λ↑;
λmax(甲醇) λmax(水)
C H3 C O
n π∗ ; R带
π
π∗ ; K带
生色团与助色团
生色团: 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—C㆔N等。 助色团: 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。
基本值 217 基本值 253 增加值 +30 +5 +5 0 +6 +30 +5 +60
解析示例
有一化合物C10H16由红外光谱证明有双键和异丙基存在, 其紫外光谱λ max=231 nm(ε 9000),此化合物加氢只能吸收2 克分子H2,,确定其结构。 解:①计算不饱和度Ω = 3;两个双键;共轭?加一分子氢 ②λmax=231 nm, ③可能的结构 ④计算λ max
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3.金属离子影响下配体的 p → p* 跃迁 显色剂大多含有生色团和助色团,与金属离子 配位时,其共轭结构发生变化导致吸收光谱发生红 移或蓝移。 例:茜素磺酸钠 弱酸性-黄色- λmax=420nm 弱碱性-紫红色- λmax=560nm
pH为4~5时与Al3+配位后,为红色,λmax=475nm,相对于 酸性茜素磺酸钠吸收峰红移,相对于碱性茜素磺酸钠吸收峰 蓝移。
480-490
490-500 500-560 560-580 580-610 610-650 650-780
绿蓝
蓝绿 绿 黄绿 黄

红 红紫 紫 蓝


绿蓝
蓝绿
3.特点:
(1) 灵敏度较高,可达10-4~10-7g/mL; (2) 准确度较高,一般为1% ~5%; (3) 仪器价格较低,操作简便、快速; (4)应用范围广。既能进行定量分析,又可进行 定性分析和结构分析;既可用于无机物化合 物分析,也可用于有机物化合物分析;还可 用于络合物组成、酸碱解离常数的测定等。
标准谱图库:46000种化合物紫外光谱的标准谱图 有一定局限性,需与红外、核磁、质谱等法相结合 进行准确鉴定。
(二)结构分析
紫外—可见吸收光谱中有机物发色体系信息分析的一般规律: (1)若在220~280nm内无吸收峰,可推断化合物不含苯环、共轭 双键、醛基、酮基、溴和碘(饱和脂肪族溴化物在200-210nm有 吸收)。
必须在配体的配位场作用下才可能产生;
一般的规律:轨道分裂能随场强增加而增加,吸 收峰波长则发生紫移。 例如:水合铜离子(Ⅱ)是浅蓝色的λmax=794nm ,而 它的氨络合物却是深蓝色的λmax=663nm 。
摩尔吸收系数ε很小,对定量分析意义不大。但可 用于络合物的结构及无机络合物的键合理论研究。
二氧六环
/nm 177 178 204 214 279 290 339, 280 300 270
max
13000 10000 41 60 13 17 5 22 100 12
跃迁类型
pp* pp* np* np* np* np*, np* np* np*
注:
(1).若含有数个生色团的化合物,它们并不 发生共轭,则生色团原有的吸收带存在,且
光束分裂器
光源 单色器
差值 ΔA
吸收池
检测器
显示
单波长双光束分光光度计
自动记录,快速全波段扫描。可消除 光源不稳定、检测器灵敏度变化等因素的 影响,特别适合于结构分析。仪器复杂, 价格较高。 国产710型、740型、日立UV-340型等
(三)双波长分光光度计
将不同波长的两束单色光(λ1、λ2) 快速交替 通过同一吸收池而后到达检测器。产生交流信号。
第二节 紫外-可见吸收光谱
一、有机化合物的紫外-可见吸收光谱
(一)电子跃迁类型
有机化合物的紫外-可见吸收光谱是三种电子跃迁的结果: σ电子、π电子、n电子。
s
H
p 它们的能级高低为: σ<π< n <π* <σ*
四种跃迁类型: n→π* < π→π* < n→σ* < σ→σ*
C H
O
n
s*
p*
反键轨道 反键轨道
(3) 羰基化合物
羰基化合物含有C=O基团。 C=O基团主要可产生
pp*、 ns* 、np*三个吸收带, np*吸收带又称R 带,落于近紫外或紫外光区, R带吸收较弱(εmax<100) 醛、酮、羧酸及羧酸的衍生物,如酯、酰胺等,都含有羰 基。
R C Y O
碳氧双键与烯键之间的共轭导致 p* 能级降低,从而使 p→p* , n→p* 跃迁吸收峰发生明显红移。
2 3
4 5
R1 R2 R3 R4R5 R6
负电压
mA
R 缺点:热发射强,因此暗电流 大。不得置于强光 ( 如日 光)下,否则可永久损坏
(五) 信号显示器
指针式显示器——简易型分光光度计
检流计、微安表、电位计
中高档型分光光度计
数字显示、记录仪、示波器及数字微处 理机进行仪器自动控制和结果处理。
二、分光光度计的构造原理
例:-OH,-OR,-NH2,-NR2,-X 注:助色团至少要有一对非键n电子,才能与苯 环上的π电子相作用,产生助色作用。 例:苯胺(助色)——苯胺正离子(助色消失) 酚羟基(助色)——酚盐负离子(助色增强)
(三) 溶剂对吸收光谱的影响 1.对最大吸收波长的影响
n > p p p n n p 极性溶剂效应 无溶剂效应 n 极性溶剂效应 n<p p p p
2.电荷转移跃迁
电荷转移跃迁:是指络合物中配位体和金属离子之间, 一方的电子向主要属于另一方的轨道的跃迁,所产生的吸收 光谱称为荷移光谱。 Mn+—Lbh h M(n-1) +—L(b-1) [Fe2+SCN]2+
[Fe3+(SCN-)]2+
电子接受体
电子给予体
电荷迁移跃迁吸收光谱的波长取 决于电子给予体的电子亲和力。电子 的亲和力越小,激发所需能量越低, 吸收波长越长。; > 104
(二)生色团与助色团
1、生色团:
能吸收紫外-可见光的基团。
实际为具有不饱和键和未成对电子的基团。 例:>C=C<;-C≡C-;>C=O; -N=O;-N=N常见生色团吸收特性如P18表3-2
一些常见生色团的吸收光谱
生色团 烯键 炔键 羧基 酰胺基 羰基 偶氮基 硝基 亚硝基 硝酸酯 溶剂 正庚烷 正庚烷 乙醇 水 异辛烷 异辛烷 乙醇 异辛烷 乙醚
无需参比池。△=1~2nm。
ΔA=Aλ2-Aλ1=(ελ2-ελ1)bc=Kc
第四节 紫外-可见吸收光谱法的应用
一、紫外吸收光谱法在有机定性分析中的应用
(一)化合物的鉴定
原则:未知化合物吸收光谱的特征吸收光谱的形 状、吸收峰的数目、位置(波长)、强度、 相应的吸光系数,与已知化合物吸收光谱 进行比较。非常一致,认为其具有相同生 色团,推其结构骨架,或认为是同一化合物
色散元件
棱镜——对不同波长的光折射率不同 分出光波长不等距
光栅——衍射和干涉 分出光波长等距 材质为:石英或玻璃 (三)吸收池
玻璃——能吸收UV光,仅适用于可见光区
石英——不吸收紫外光,适用于紫外和可见光区 要求:匹配性(对光的吸收和反射应一致) 最常用的吸收池吸光厚度为1cm
准直透镜
3
聚焦透镜
它们的位置及强度影响不大;当出现这些生
色团共轭时,则原来生色团的吸收带将消失,
在长波方向出现新的共轭吸收带,强度也增
强。
(2).对于多烯化合物,非共轭体系的最大吸收波长 与单个烯键的基本相同,但摩尔吸光系数则与烯键 数目同步增大。共轭多烯化合物的影响如表3-3.在 共轭体系中,pp*跃迁产生的吸收带又称为K带。
第三章
紫外-可见吸收光谱法 UV-Vis
Ultraviolet Visible Absorption Spectrometry
第一节
概述
紫外一可见吸收光谱法(UV-Vis):
是利用物质的分子或离子对紫外、可见光
区辐射能的吸收,对物质的组成及结构进 行分析的方法。也称为紫外和可见吸收光 度法,包括比色分析法和紫外-可见分光光
n
p 无溶剂效应
p
p → p*跃迁:红移; pp * np * max(正己烷 ) 230 329 max(氯仿) 238 315
n → p*跃迁:蓝移; max(甲醇) 237 309 max(水) 243 305
2.对光谱精细结构和吸收强度的影响
极性溶剂使精细结构消失
度法。
1.概述
紫外可见吸收光谱:分子价电子能级跃迁。 波长范围:10-780 nm。 (1) 远紫外光区: 10-200nm (真空紫外区) (2) 近紫外光区: 200-400nm (3) 可见光区:400-780nm
2.物质对光的选择性吸收
/nm
400-450 450-480
颜色 紫 蓝
互补光 黄绿 黄
(一)单光束分光光度计
0.575
光源
单色器
检测器
显示
吸收池
单波长单光束分光光度计
简单,价廉,适于在给定波长处测量吸
光度或透光度,一般不能作全波段光谱扫描,
要求光源和检测器具有很高的稳定性。
国产751型、 752型、 721型、 722型、 724型、英国SP-500 等型
(二)双光束分光光度计
参比池
C 6 H6
C6H5CH3 C6H5Cl C6H5I C6H5OH C 6 H 5O C6H5COOH C6H5NH2 C6H5NH3+
溶剂
2%甲醇
λ
max/nm 254
204 262 208
kmax/L·mol-1·cm-1
200
7400 225 7000 190 7400 700 7000 1260 6200 2400 9400 970 11600 1320 8600 169 7500
定量分析中,要求络合物与配位剂的最大吸收波 长之差大约为60 nm以上,有利于提高测定准确度。
第三节 紫外-可见 分光光度计
仪器
一、基本部件:
光源 单色器 样品室 检测器 显示器
(一)光源: 钨灯或卤钨灯——可见光源 320~2500nm
氢灯或氘灯——紫外光源 180~375nm
(二)单色器: 单色器:从连续光谱中获得所需单色光的装置。 主要组成部件: ①入射狭缝; ②准光装置; ③色散元件; ④聚焦装置; ⑤出射狭缝。
3. 溶剂的选择
(1)比较未知物与已知物的吸收光谱时,必
须采用相同的溶剂。
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