紫外光譜法與紅外光譜法

1、部分一紫外光譜法與紅外光譜法摘要：光譜法是基于物質(zhì)與輻射能作用時(shí)，測(cè)量由物質(zhì)內(nèi)部發(fā)生量子化的能級(jí)之間的躍遷而產(chǎn)生的發(fā)射、 吸收或散射輻射的波長(zhǎng)和強(qiáng)度進(jìn)行分析的方法，紫外光譜法(uv)，紅外光譜法 (ir) 都是屬于光譜法。一、原理不同1、紫外光譜 (uv) 分子中價(jià)電子經(jīng)紫外光照射時(shí)， 電子從低能級(jí)躍遷到高能級(jí)， 此時(shí)電子就吸收了相應(yīng)波長(zhǎng)的光， 這樣產(chǎn)生的吸收光譜叫紫外光譜。紫外光譜是由于分子中價(jià)電子的躍遷而產(chǎn)生的。紫外吸收光譜的波長(zhǎng)范圍是100-400nm(納米), 其中 100-200nm 為遠(yuǎn)紫外區(qū)，200-400nm為近紫外區(qū) , 一般的紫外光譜是指近紫外區(qū)。2、紅外光譜法（ ir）分

2、子與紅外輻射的作用， 使分子產(chǎn)生振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷所得到得吸收光譜，屬于分子光譜與振轉(zhuǎn)光譜范疇。利用樣品的紅外吸收光譜進(jìn)行定性、定量分析及測(cè)定分子結(jié)構(gòu)的方法稱之紅外光譜法。紅外光區(qū)的波長(zhǎng)范圍是0.76 500 m ，近紅外 0.76 2.5 m中紅外2.5 25m遠(yuǎn)紅外波長(zhǎng) 25500m 。二、儀器對(duì)比根據(jù)紅外吸收光譜儀的結(jié)構(gòu)和工作原理不同可分為：?jiǎn)喂馐止夤舛扔?jì)雙光束分光光度計(jì)結(jié)構(gòu) 光源紫外部分氘燈 單色器早期棱鏡現(xiàn)代光柵根據(jù)紅外吸收光譜儀的結(jié)構(gòu)和工作原理不同可分為：色散型紅外吸收光譜儀傅立葉變換紅外吸收光譜儀（fi-ir ）1 光源通常采用惰性固體作光源能斯特?zé)?、特殊線圈2. 單色器多采

3、用光柵 樣品室石英比色皿適用于紫外區(qū)和可見(jiàn)光區(qū)檢測(cè)器將光強(qiáng)度變化成電信號(hào)常用的檢測(cè)器： 光電池、光電管、光電倍增管（靈敏度高，應(yīng)用最多） 顯示和記錄系統(tǒng)3. 試樣池玻璃、石英等對(duì)紅外光均有吸收4. 檢測(cè)器高真空熱電偶、熱釋電檢測(cè)器、碲鎘汞檢測(cè)器 5. 記錄器計(jì)算機(jī)控制 , 譜圖記錄處理顯示等三、分析目的1、紫外吸收光譜由電子能級(jí)躍遷引起紫外線波長(zhǎng)短、頻率高、光子能量大，能引起分子外層電子的能級(jí)躍遷。電子躍遷雖然伴隨著振動(dòng)及轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷，但因后者能級(jí)差小，常被紫外曲線所淹沒(méi)。除某些化合物蒸氣（如苯等）的紫外吸收光譜會(huì)顯現(xiàn)振動(dòng)能級(jí)躍起遷外， 一般不顯現(xiàn)。因此，紫外吸收光譜屬電子光譜。光譜簡(jiǎn)單。2、

4、中紅外吸收光譜由振轉(zhuǎn)能級(jí)躍遷引起，紅外線的波長(zhǎng)比紫外線長(zhǎng)， 光子能量比紫外線小得多， 只能收起分子的振動(dòng)能級(jí)并伴隨轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷，因而中紅外光譜是振動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)光譜，光譜復(fù)雜。3、紫外吸收光譜法只適用于芳香族或具有共軛結(jié)構(gòu)的不飽和脂肪族化合物及某些無(wú)物的定性分析，不適用于飽和有機(jī)化合物。紅外吸收光譜法不受此限，在中紅外區(qū)，能測(cè)得所有有機(jī)化合物的特征紅外光譜，用于定性分析及結(jié)構(gòu)研究，而且其特征性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于紫外吸收光譜，除此之外，紅外光譜還可以用于某些無(wú)機(jī)物的研究4、紅外光譜的特征性比紫外光譜強(qiáng)。因?yàn)樽贤夤庾V主要是分子的電子或n 電子躍遷所產(chǎn)生的吸收光譜。因此，多數(shù)紫外光譜比較簡(jiǎn)單，特征性差。uv-vis

5、 主要用于分子的定量分析，但紫外光譜(uv)為四大波譜之一，是鑒定許多化合物，尤其是有機(jī)化合物的重要定性工具之一。紅外光譜主要用于化合物鑒定及分子結(jié)構(gòu)表征，亦可用于定量分析。5、紫外分光光度法測(cè)定對(duì)象的物態(tài)以溶液為主，以及少數(shù)物質(zhì)的蒸氣；而紅外分光光度法的測(cè)定對(duì)象比紫外分光光度法廣泛，可以測(cè)定氣、液、固體樣品，并以測(cè)定固體樣品最為方便。紅外分光光度法主要用于定性鑒及測(cè)定有機(jī)化合物的分子結(jié)構(gòu)，紫外分光光度法主要用于定量分析及測(cè)定某些化合物的類別等。部分二：紅外分光光度法與紫外分光光度法摘要：分光光度法是通過(guò)測(cè)定被測(cè)物質(zhì)，在特定波長(zhǎng)處或一定波長(zhǎng)范圍內(nèi)光的吸光度或發(fā)光強(qiáng)度，對(duì)該物質(zhì)進(jìn)行定性和定量分析

6、的方法。一、紅外分光光度法1、紅外分光光度法 (infrared，peetropho- tometry)利用物質(zhì)對(duì)紅外光的選擇吸收特性來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、定性鑒定和定量測(cè)定的一種儀器分析方法( 也叫紅外吸收光譜法 )。 原理紅外光譜分析法以紅外吸收光譜為基礎(chǔ)。紅外光譜亦稱振轉(zhuǎn)光譜， 因?yàn)樗饕獊?lái)源于分子振動(dòng)，同時(shí)也因分子轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生。 在分子中有伸縮振動(dòng)和變形振動(dòng)兩種基本振動(dòng)。鍵的振動(dòng)頻率不僅與鍵本身有關(guān)，也受到全分子的影響。 一定頗率的紅外線經(jīng)過(guò)分子時(shí)， 如果分子中某一個(gè)鍵的振動(dòng)頻率和它一樣，這個(gè)鍵就吸收紅外線而增加能振動(dòng)就會(huì)加強(qiáng); 如果分子沒(méi)有同樣頻率的鍵，紅外線就不會(huì)被吸收。因此，用紅外線照射

7、樣品時(shí)，若連續(xù)改變紅外線的頻率，則通過(guò)樣品吸收池的紅外線，有些區(qū)域較弱，有些區(qū)域較強(qiáng)，這就產(chǎn)生了紅外吸收光譜。 由于每個(gè)有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)不同，它的原子質(zhì) t 和化學(xué)鍵力各不相同，就會(huì)出現(xiàn)不同的吸收頗率， 因此各有其獨(dú)特的紅外吸收光譜，借此可以進(jìn)行定性、定量分析和結(jié)構(gòu)剖析。 主要儀器為紅外分光光度計(jì). 它的作用是測(cè)定被物質(zhì)吸收后透過(guò)的各個(gè)波長(zhǎng)的紅外光的透過(guò)率，并 給出該物質(zhì)的紅外吸收光譜。2、紫外分光光度法物質(zhì)的吸收光譜本質(zhì)上就是物質(zhì)中的分子和原子吸收了入射光中的某些特定波長(zhǎng)的光能量， 相應(yīng)地發(fā)生了分子振動(dòng)能級(jí)躍遷和電子能級(jí)躍遷的結(jié)果。由于各種物質(zhì)具有各自不同的分子、 原子和不同的分子空間結(jié)構(gòu)，

8、 其吸收光能量的情況也就不會(huì)相同，因此，每種物質(zhì)就有其特有的、固定的吸收光譜曲線，可根據(jù)吸收光譜上的某些特征波長(zhǎng)處的吸光度的高低判別或測(cè)定該物質(zhì)的含量，這就是分光光度定性和定量分析的基礎(chǔ)。 分光光度分析就是根據(jù)物質(zhì)的吸收光譜研究物質(zhì)的成分、結(jié)構(gòu)和物質(zhì)間相互作用的有效手段。紫外可見(jiàn)分光光度法的定量分析基礎(chǔ)是朗伯 - 比爾（lambert-beer ）定律。即物質(zhì)在一定波長(zhǎng)的吸光度與它的吸收介質(zhì)的厚度和吸光物質(zhì)的濃度呈正比。二、儀器組成1、紅外分光光度計(jì)儀器部分組成: 流程: 光源-吸收池 -單色器 -檢測(cè)器 -記錄裝置分為色散型 (已淘汰 ) 和干涉型。光源: 一般常見(jiàn)的為硅碳棒，特殊線圈，能斯

9、特?zé)? 已淘汰 )。檢測(cè)器 : 真空熱電偶及 golay 池吸收池 : 液體池和氣體池 (具有巖鹽窗片 ) 檢測(cè)器 : 多用熱電性硫酸三甘肽 (tgs)或光電導(dǎo)性檢測(cè)器2、紫外分光光度計(jì)部件組成輻射源：鎢燈、鹵鎢燈（波長(zhǎng)范圍 3502500 納米） ，氘燈或氫燈（180460納米） ，或可調(diào)諧染料激光光源等。單色器：它由入射、出射狹縫、透鏡系統(tǒng)和色散元件（棱鏡或光柵）。試樣容器：又稱吸收池。石英池檢測(cè)器：又稱光電轉(zhuǎn)換器。常用的有光電管或光電倍增管，顯示裝置：常備有微處理機(jī)、熒光屏顯示和記錄儀等。三、分析目的（一）紅外分光光度法1、紅外分光光度法化合物中各原子團(tuán)組合排列情況，是同紅外光譜中出現(xiàn)的

10、特征官能團(tuán)來(lái)確定的。(1) 溴化四氯化對(duì)位甲酚的結(jié)構(gòu)， 過(guò)去實(shí)驗(yàn)認(rèn)為它有三種可能的結(jié)構(gòu)，但未能鑒別確定，現(xiàn)經(jīng)過(guò)紅外光譜證實(shí)只有一種結(jié)構(gòu)。(2) 二分子醛縮合醇酮，應(yīng)為（ i) 式。若（i) 式 r換成吡啶基，則化學(xué)性質(zhì)和（i) 卻不相同了，它具有烯二醇式的反應(yīng)如（ii) 式?？墒窃跇O烯的溶液中，也看不到自由羥基的3700cm(-1)- 譜帶，卻在 2750cm(-1) 有締全氫鍵出現(xiàn)。 可知它已形成了分子內(nèi)氫鍵。 （i) 羥酮式（ ii) 烯二醇式2、異構(gòu)體的測(cè)定可鑒定立體異構(gòu)體和同分異構(gòu)體(1) 順?lè)串愺w的測(cè)定順?lè)串悩?gòu)體原子團(tuán)排列順序因無(wú)對(duì)稱中心，故 c=c雙鍵在 1630cm(-1) ，7

11、24cm(-1) ，而反式的 c=c在較高頻率。(2) 同分異構(gòu)體的鑒定紅外光譜900660cm(-1) 區(qū)內(nèi)可看到苯環(huán)取代位置不同的同分體。如二甲苯三個(gè)異構(gòu)體的吸收譜帶很不相同。鄰位在742cm(-1) ，間位在770cm(-1), 對(duì)位在 800cm(-1), 且因?qū)Χ妆綄?duì)稱性強(qiáng)，它的c=c雙鍵（苯骨架）在 1500cm(-1) 變小，并且 600cm(-1) 譜帶消失。又如正丙基、異丙基、叔丁基由紅外光譜中的甲基彎曲振動(dòng)可以看出。在1375cm(-1) 只出現(xiàn)一個(gè)吸收帶，則表示為正丙基；若在1375cm(-1) 出現(xiàn)相等強(qiáng)度的雙峰，則為異丙基；若在1390cm(-1) 及 1365cm

12、(-1) 出現(xiàn)一強(qiáng)一弱譜帶，則為叔丁基。乙醇和甲醚的分子式完全相同c2h6o, 乙醇有羥基吸收帶在3500cm(-1),c-0伸縮振動(dòng)在 10501250cm(-1), 羥基彎曲振動(dòng)在950cm(-1) 。甲醚在 3500cm(-1)無(wú)羥基吸收。它的第一強(qiáng)11501250cm(-1), 這兩個(gè)同分異構(gòu)體很容易區(qū)別。3、化學(xué)反應(yīng)的檢查一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是否已進(jìn)行完全，可用紅外光譜檢查，這是因原料和預(yù)期的產(chǎn)品都有其特征吸收帶。例如氧化仲醇為酮時(shí)， 原料仲醇的羥基吸收應(yīng)消失，酮的羰基171cm(-1) 應(yīng)在產(chǎn)物中出現(xiàn)才反應(yīng)進(jìn)行完全。4、未知物剖析可先將未知物分離提純，作元素分析，寫出分子式，計(jì)算不飽和度。

13、 從紅外光譜可得到此未知物主要官能團(tuán)的信息，確定它是屬于哪種化合物。結(jié)合紫外、核磁等可鑒定此化合物的結(jié)構(gòu)。（二）紫外分光光度法1 檢定物質(zhì)根據(jù)吸收光譜圖上的一些特征吸收，特別是最大吸收波長(zhǎng)雖ax 和摩爾吸收系數(shù)是檢定物質(zhì)的常用物理參數(shù)。這在藥物分析上就有著很廣泛的應(yīng)用。在國(guó)內(nèi)外的藥典中，已將眾多的藥物紫外吸收光譜的最大吸收波長(zhǎng)和吸收系數(shù)載入其中，為藥物分析提供了很好的手段。2 與標(biāo)準(zhǔn)物及標(biāo)準(zhǔn)圖譜對(duì)照將分析樣品和標(biāo)準(zhǔn)樣品以相同濃度配制在同一溶劑中，在同一條件下分別測(cè)定紫外可見(jiàn)吸收光譜。 若兩者是同一物質(zhì)， 則兩者的光譜圖應(yīng)完全一致。如果沒(méi)有標(biāo)樣，也可以和現(xiàn)成的標(biāo)準(zhǔn)譜圖對(duì)照進(jìn)行比較。這種方法要求儀器準(zhǔn)確，精密度高，且測(cè)定條件要相同。3 比較最大吸收波長(zhǎng)吸收系數(shù)的一致性4 純度檢驗(yàn)5 推測(cè)化合物的分子結(jié)構(gòu)6 氫鍵強(qiáng)度的測(cè)定實(shí)驗(yàn)證明，不同的極性溶劑產(chǎn)生氫鍵的強(qiáng)度也不同，這可以利用紫外光譜來(lái)判斷化合物在不同溶劑中氫鍵強(qiáng)度，以確定選擇哪一種溶劑7 絡(luò)合物組成及穩(wěn)定常數(shù)的測(cè)定