紫外吸收光譜的基本原理

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯 紫外吸收光譜的基本原理 紫外吸收光譜的基本原理，應(yīng)用與其特點(diǎn) 紫外吸收光譜的基本原理 吸收光譜的產(chǎn)生 大量無(wú)色透明的有機(jī)化合物，雖不吸收可見光，但往往能吸收紫外光。假如用一束具有連續(xù)波長(zhǎng)的紫外光照射有機(jī)化合物，這時(shí)紫外光中某些波長(zhǎng)的光輻射就可以被該化合物的分子所吸收，若將不同波長(zhǎng)的吸收光度記錄下來(lái)，就可獲的該化合物的紫外吸收光譜 紫外光譜的表示方法 尋常以波長(zhǎng)入為橫軸、吸光度 A (百分透光率T% )為縱軸作圖，就可獲的該化合物的紫外吸收光譜圖。 吸光度A，表示單色光通過(guò)某一樣品時(shí)被吸收的程度A=log(l0/I1), 10 入射光強(qiáng)度， 11透過(guò)光強(qiáng)度；

2、 透光率也稱透射率T,為透過(guò)光強(qiáng)度I1與入射光強(qiáng)度I0之比值，T= I1/I0 透光率T與吸光度A 的關(guān)系為A=log(1/T) 根據(jù)朗伯-比爾定律，吸光度A與溶液濃度c成正比A= b e b為液層厚度，單位為cm。 在紫外吸收光譜中常以吸收帶最大吸收處波長(zhǎng)加ax和該波長(zhǎng)下的摩爾吸收系數(shù) max來(lái)表征化合物吸收特征。吸收光譜反映了物質(zhì)分子對(duì)不同波長(zhǎng)紫外光的吸收能力。吸收帶的大量無(wú)色透明的有機(jī)化合物，雖不吸收可見光，但往往能吸收紫外光。假如用一束具 有連續(xù)波長(zhǎng)的紫外光照射有機(jī)化合物，這時(shí)紫外光中某些波長(zhǎng)的光輻射就可以被該化合物的 分子所吸收，若將不同波長(zhǎng)的吸收光度記錄下來(lái)，就可獲的該化合物的紫外

3、吸收光譜?尋常以波長(zhǎng)入為橫軸、吸光度 A (百分透光率T% )為縱軸作圖，就可獲的該化合物的紫外吸收光譜圖。 吸光度A，表示單色光通過(guò)某一樣品時(shí)被吸收的程度A=log(I0/I1), I0 入射光強(qiáng)度， I1透過(guò)光強(qiáng)度； 透光率也稱透射率T,為透過(guò)光強(qiáng)度I1與入射光強(qiáng)度I0之比值，T= I1/I0 透光率T與吸光度A 的關(guān)系為A=log(1/T) 根據(jù)朗伯-比爾定律，吸光度A與溶液濃度e成正比A= b e &為摩爾吸光系數(shù)，它是濃度為 1mol/L的溶液在1em的吸收池中，在一定波長(zhǎng)下測(cè)得的吸光度，它表示物質(zhì)對(duì)光能的吸收強(qiáng)度，是各種物質(zhì)在一定波長(zhǎng)下的特征常數(shù)，因而是檢定化合物的重要數(shù)據(jù)；e為物

4、質(zhì)的濃度，單位為mol/L ；b為液層厚度，單位為em。 在紫外吸收光譜中常以吸收帶最大吸收處波長(zhǎng)加ax和該波長(zhǎng)下的摩爾吸收系數(shù) max來(lái)表征化合物吸收特征。吸收光譜反映了物質(zhì)分子對(duì)不同波長(zhǎng)紫外光的吸收能力。吸收帶的外形、?max和max與吸光分子的結(jié)構(gòu)有密切的關(guān)系。各種有機(jī)化合外形、?max 和max與吸光分子的結(jié)構(gòu)有密切的關(guān)系。各種有機(jī)化合物的?max和max都有定值， 同類化合物的e max對(duì)比接近，處于一個(gè)范圍。 紫外吸收光譜是由分子中價(jià)電子能級(jí)躍遷所產(chǎn)生的。由于電子能級(jí)躍遷往往要引起分子 中核的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化，因此在電子躍遷的同時(shí)，總是伴隨著分子的振動(dòng)能級(jí)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷。考慮躍遷前

5、的基態(tài)分子并不是全是處于最低振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)，而是分布在若干不同的 振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)上；而且電子躍遷后的分子也不全處于激發(fā)態(tài)的最低振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)，而是可達(dá)到較高的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)，因此電子能級(jí)躍遷所產(chǎn)生的吸收線由于附加上振動(dòng)能級(jí)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷而變成寬的吸收帶。此外，進(jìn)行紫外光譜測(cè)定時(shí)，大多數(shù)采用液體或溶液試樣。 液體中較強(qiáng)的分子間作用力，或溶液中的溶劑化作用都導(dǎo)致振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)精細(xì)結(jié)構(gòu)的消失。但 是在一定的條件下，如非極性溶劑的稀溶液或氣體狀態(tài)，仍可觀測(cè)到紫外吸收光譜的振動(dòng)及 轉(zhuǎn)動(dòng)精細(xì)結(jié)構(gòu)。 分子軌道基本原理 根據(jù)分子軌道理論，當(dāng)2個(gè)原子形成化學(xué)鍵時(shí)，原子軌道將進(jìn)行線性組合形成分子軌道。分子軌道具有分

6、子的整體性，它將2個(gè)原子作為整體聯(lián)系在一起，形成的分子軌道數(shù)等于所組合的原子軌道數(shù)。例如兩個(gè)外層只有1個(gè)S電子的原子結(jié)合成分子時(shí)，兩個(gè)原子軌道可以 線性組合形成兩個(gè)分子軌道，其中一個(gè)分子軌道的能量比相應(yīng)的原子軌道能量低，稱為成鍵分子軌道；另一個(gè)分子軌道的能量比相應(yīng)的原子軌道能量高，稱為反鍵分子軌道(反鍵軌道 常用*標(biāo)出)。 分子軌道中最常見的有b軌道和n軌道兩類。b軌道是原子外層的S軌道與S軌道、 或Px軌道與Px軌道(沿x軸靠近時(shí))線性組合形成的分子軌道。成鍵b分子軌道的電子 云分呈圓柱型對(duì)稱，電子云密集于兩原子核之間；而反鍵b分子軌道的電子云在原子核之間 的分布對(duì)比稀疏，處于成鍵b軌道上的

7、電子稱為成鍵b電子，處于反鍵b軌道上的電子稱 為反鍵b電子。n軌道是原子最外層Py軌道或Pz軌道(沿x軸靠近時(shí))線性組合形成的分子軌道。成鍵n分子軌道的電子云分不呈圓柱型對(duì)稱，但有一對(duì)對(duì)稱，在此平面上電子云 密度等于零，而對(duì)稱面的上下部空間則是電子云分布的主要區(qū)域。反鍵n分子軌道的電子云 也有一對(duì)稱面，但2個(gè)原子的電子云相互分開，處于成鍵n軌道的電子稱為成鍵n電子，處 于反鍵n軌道的電子稱為反鍵n電子。 含有氧、氮、硫等原子的有機(jī)化合物分子中，還存在未參與成鍵的電子對(duì)，常稱為孤對(duì)電子。孤對(duì)電子是非鍵電子，也稱為n電子。例如甲醇分子中的氧原子，其外層有6個(gè)電子，其中2個(gè)電子分別與碳原子和氫原子形

8、成2個(gè)b鍵其余4個(gè)電子并未參與成鍵，仍處于原子軌道上，稱為n 電子。而n電子的原子軌道稱為n軌道。 紫外吸收光譜的應(yīng)用 1.定性分析 紫外吸收光譜在化合物定性鑒定方面的應(yīng)用主要有以下幾方面。 (1)把樣品光譜圖與被測(cè)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)光譜圖進(jìn)行對(duì)比，判別是否為同一化合物。 (2)確定混合物中某一特定的組分是否存在或鑒定一個(gè)純樣品中是否含有其他雜質(zhì)。 (3)推斷化合物的骨架結(jié)構(gòu)。 (4)判別順?lè)串悩?gòu)體、互變異構(gòu)體?。 2.定量分析 與定性鑒定相比，紫外光譜法在定量分析領(lǐng)域有著更為重要和廣泛的用途，其定量分析的依 據(jù)是朗伯-比爾定律。含芳環(huán)的化合物以及帶有共軛雙鍵的化合物在紫外可見區(qū)有較強(qiáng)吸收，并且吸光度

9、與化合物的濃度成正比，因而可用來(lái)進(jìn)行定量分析。對(duì)于在紫外或可見區(qū)本身無(wú) 吸收的化合物，可采用適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)反應(yīng)，使其轉(zhuǎn)化為在紫外或可見區(qū)有吸收的化合物進(jìn)行測(cè)定。紫外光譜分析對(duì)純樣品或含有其他不影響被測(cè)物分析的成分都有效，常用的分析測(cè)定方 法有工作曲線法、標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照法等。 紫外吸收光譜的特點(diǎn) 1.靈敏度高 紫外一可見吸收光譜法是測(cè)量物質(zhì)微量組分(1 %?O. 001% )的常用方法。其測(cè)定下限 可達(dá)10-6mol / L的痕量組分。 2.確切度高 可見吸收光譜法的相對(duì)誤差一般為2%?5%，采用縝密的分光光度計(jì)測(cè)量，其相對(duì)誤 差可低于I %。用于常量組分的分析，紫外一可見吸收光譜法的確切性不及重量法和滴定