紫外可見吸收光譜法()

紫外可見吸收光譜法()2023/4/23第1頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六一、紫外吸收光譜的產(chǎn)生

formationofUV1.概述紫外吸收光譜：分子價電子能級躍遷。波長范圍：100-800nm.(1)遠紫外光區(qū):

100-200nm(2)近紫外光區(qū):

200-400nm(3)可見光區(qū):400-800nm250300350400nm1234eλ可用于結構鑒定和定量分析。電子躍遷的同時，伴隨著振動轉動能級的躍遷;帶狀光譜。2023/4/23第2頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六2.物質對光的選擇性吸收及吸收曲線M+熱M+熒光或磷光E=E2-

E1=h量子化；選擇性吸收吸收曲線與最大吸收波長

max用不同波長的單色光照射，測吸光度;M+h

→M*基態(tài)激發(fā)態(tài)E1

（△E）E22023/4/23第3頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六吸收曲線的討論：①同一種物質對不同波長光的吸光度不同。吸光度最大處對應的波長稱為最大吸收波長λmax②不同濃度的同一種物質，其吸收曲線形狀相似λmax不變。而對于不同物質，它們的吸收曲線形狀和λmax則不同。③吸收曲線可以提供物質的結構信息，并作為物質定性分析的依據(jù)之一。2023/4/23第4頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六討論：④不同濃度的同一種物質，在某一定波長下吸光度A有差異，在λmax處吸光度A的差異最大。此特性可作作為物質定量分析的依據(jù)。⑤在λmax處吸光度隨濃度變化的幅度最大，所以測定最靈敏。吸收曲線是定量分析中選擇入射光波長的重要依據(jù)。2023/4/23第5頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六3.電子躍遷與分子吸收光譜物質分子內部三種運動形式：

（1）電子相對于原子核的運動；（2）原子核在其平衡位置附近的相對振動；（3）分子本身繞其重心的轉動。分子具有三種不同能級：電子能級、振動能級和轉動能級三種能級都是量子化的，且各自具有相應的能量。分子的內能：電子能量Ee、振動能量Ev、轉動能量Er即:E＝Ee+Ev+Er

ΔΕe>ΔΕv>ΔΕr2023/4/23第6頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六能級躍遷

電子能級間躍遷的同時，總伴隨有振動和轉動能級間的躍遷。即電子光譜中總包含有振動能級和轉動能級間躍遷產(chǎn)生的若干譜線而呈現(xiàn)寬譜帶。2023/4/23第7頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六討論：（1）

轉動能級間的能量差ΔΕr：0.005～0.050eV，躍遷產(chǎn)生吸收光譜位于遠紅外區(qū)。遠紅外光譜或分子轉動光譜；（2）振動能級的能量差ΔΕv約為：0.05～１eV，躍遷產(chǎn)生的吸收光譜位于紅外區(qū)，紅外光譜或分子振動光譜；（3）電子能級的能量差ΔΕe較大1～20eV。電子躍遷產(chǎn)生的吸收光譜在紫外—可見光區(qū)，紫外—可見光譜或分子的電子光譜；2023/4/23第8頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六討論：

（4）吸收光譜的波長分布是由產(chǎn)生譜帶的躍遷能級間的能量差所決定，反映了分子內部能級分布狀況，是物質定性的依據(jù)；（5）吸收譜帶的強度與分子偶極矩變化、躍遷幾率有關，也提供分子結構的信息。通常將在最大吸收波長處測得的摩爾吸光系數(shù)εmax也作為定性的依據(jù)。不同物質的λmax有時可能相同，但εmax不一定相同；

（6）吸收譜帶強度與該物質分子吸收的光子數(shù)成正比，定量分析的依據(jù)。2023/4/23第9頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六二、有機物吸收光譜與電子躍遷

ultravioletspectrometryoforganiccompounds紫外—可見吸收光譜

有機化合物的紫外—可見吸收光譜是三種電子躍遷的結果：σ電子、π電子、n電子。分子軌道理論：成鍵軌道—反鍵軌道。當外層電子吸收紫外或可見輻射后，就從基態(tài)向激發(fā)態(tài)(反鍵軌道)躍遷。主要有四種躍遷所需能量ΔΕ大小順序為：n→π＊<π→π＊<n→σ＊<σ→σ＊

sp

*s*RKE,BnpECOHnpsH2023/4/23第10頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六σ→σ＊躍遷

所需能量最大；σ電子只有吸收遠紫外光的能量才能發(fā)生躍遷；飽和烷烴的分子吸收光譜出現(xiàn)在遠紫外區(qū)；吸收波長λ<200nm；例：甲烷的λmax為125nm,乙烷λmax為135nm。只能被真空紫外分光光度計檢測到；作為溶劑使用；sp*s*RKE,BnpE2023/4/23第11頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六n→σ＊躍遷所需能量較大。吸收波長為150～250nm，大部分在遠紫外區(qū)，近紫外區(qū)仍不易觀察到。含非鍵電子的飽和烴衍生物(含N、O、S和鹵素等雜原子)均呈現(xiàn)n→σ*躍遷。2023/4/23第12頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六π→π＊躍遷所需能量較小，吸收波長處于遠紫外區(qū)的近紫外端或近紫外區(qū)，εmax一般在104L·mol－1·cm－1以上，屬于強吸收。不飽和烴π→π*躍遷乙烯π→π*躍遷的λmax為162nm，εmax為:1×104L·mol-1·cm－1。K帶——共軛非封閉體系的p

→p*躍遷

C=C

發(fā)色基團，但

→

*200nm。max=162nm助色基團取代

（K帶)發(fā)生紅移。2023/4/23第13頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六生色團與助色團生色團：

最有用的紫外—可見光譜是由π→π＊和n→π＊躍遷產(chǎn)生的。這兩種躍遷均要求有機物分子中含有不飽和基團。這類含有π鍵的不飽和基團稱為生色團。簡單的生色團由雙鍵或叁鍵體系組成，如乙烯基、羰基、亞硝基、偶氮基—N＝N—、乙炔基、腈基—C三N等。助色團：

有一些含有n電子的基團(如—OH、—OR、—NH２、—NHR、—X等)，它們本身沒有生色功能(不能吸收λ>200nm的光)，但當它們與生色團相連時，就會發(fā)生n—π共軛作用，增強生色團的生色能力(吸收波長向長波方向移動，且吸收強度增加)，這樣的基團稱為助色團。2023/4/23第14頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六紅移與藍移

有機化合物的吸收譜帶常常因引入取代基或改變溶劑使最大吸收波長λmax和吸收強度發(fā)生變化:

λmax向長波方向移動稱為紅移，向短波方向移動稱為藍移(或紫移)。吸收強度即摩爾吸光系數(shù)ε增大或減小的現(xiàn)象分別稱為增色效應或減色效應，如圖所示。2023/4/23第15頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六三、金屬配合物的紫外吸收光譜

ultravioletspectrometryofmetalcomplexometriccompounds

金屬配合物的紫外光譜產(chǎn)生機理主要有三種類型：1.配體微擾的金屬離子d-d電子躍遷和f-f電子躍遷

在配體的作用下過渡金屬離子的d軌道和鑭系、錒系的f軌道裂分，吸收輻射后，產(chǎn)生d一d、f一f

躍遷；必須在配體的配位場作用下才可能產(chǎn)生也稱配位場躍遷；

摩爾吸收系數(shù)ε很小，對定量分析意義不大。2.金屬離子微擾的配位體內電子躍遷

金屬離子的微擾，將引起配位體吸收波長和強度的變化。變化與成鍵性質有關，若共價鍵和配位鍵結合，則變化非常明顯。2023/4/23第16頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六3.電荷轉移吸收光譜電荷轉移躍遷：輻射下，分子中原定域在金屬M軌道上的電荷轉移到配位體L的軌道，或按相反方向轉移，所產(chǎn)生的吸收光譜稱為荷移光譜。Mn+—Lb-M(n-1)+—L(b-1)-h[Fe3+CNS-]2+h[Fe2+CNS]2+電子給予體電子接受體分子內氧化還原反應；>104Fe2+與鄰菲羅啉配合物的紫外吸收光譜屬于此。2023/4/23第17頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六第三章

紫外-可見吸收光譜分析法一、基本組成generalprocess二、分光光度計的類型typesofspectrometer

第二節(jié)

紫外—可見分光光度計ultravioletspectrometryultravioletspectrometer2023/4/23第18頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六儀器紫外-可見分光光度計2023/4/23第19頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六一、基本組成

generalprocess光源單色器樣品室檢測器顯示1.光源

在整個紫外光區(qū)或可見光譜區(qū)可以發(fā)射連續(xù)光譜，具有足夠的輻射強度、較好的穩(wěn)定性、較長的使用壽命。

可見光區(qū)：鎢燈作為光源，其輻射波長范圍在320～2500nm。

紫外區(qū)：氫、氘燈。發(fā)射185～400nm的連續(xù)光譜。2023/4/23第20頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六

2.單色器

將光源發(fā)射的復合光分解成單色光并可從中選出一任波長單色光的光學系統(tǒng)。①入射狹縫：光源的光由此進入單色器；②準光裝置：透鏡或返射鏡使入射光成為平行光束；③色散元件：將復合光分解成單色光；棱鏡或光柵；

④聚焦裝置：透鏡或凹面反射鏡，將分光后所得單色光聚焦至出射狹縫；⑤出射狹縫。2023/4/23第21頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六3.樣品室

樣品室放置各種類型的吸收池（比色皿）和相應的池架附件。吸收池主要有石英池和玻璃池兩種。在紫外區(qū)須采用石英池，可見區(qū)一般用玻璃池。4.檢測器利用光電效應將透過吸收池的光信號變成可測的電信號，常用的有光電池、光電管或光電倍增管。5.結果顯示記錄系統(tǒng)檢流計、數(shù)字顯示、微機進行儀器自動控制和結果處理2023/4/23第22頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六二、分光光度計的類型

typesofspectrometer

1.單光束

簡單，價廉，適于在給定波長處測量吸光度或透光度，一般不能作全波段光譜掃描，要求光源和檢測器具有很高的穩(wěn)定性。2.雙光束

自動記錄，快速全波段掃描?？上庠床环€(wěn)定、檢測器靈敏度變化等因素的影響，特別適合于結構分析。儀器復雜，價格較高。2023/4/23第23頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六3.雙波長

將不同波長的兩束單色光(λ1、λ2)快束交替通過同一吸收池而后到達檢測器。產(chǎn)生交流信號。無需參比池?！?1～2nm。兩波長同時掃描即可獲得導數(shù)光譜。2023/4/23第24頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六光路圖2023/4/23第25頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六第三章

紫外-可見吸收光譜分析法一、定性、定量分析qualitativeandquanti-tativeanalysis二、有機物結構確定structuredeterminationoforganiccompounds第三節(jié)紫外吸收光譜的應用ultravioletspectro-photometry,UVapplicationsofUV2023/4/23第26頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六一、定性、定量分析

qualitativeandquantitativeanalysis1.定性分析

max：化合物特性參數(shù)，可作為定性依據(jù)；有機化合物紫外吸收光譜：反映結構中生色團和助色團的特性，不完全反映分子特性；計算吸收峰波長，確定共扼體系等甲苯與乙苯：譜圖基本相同；結構確定的輔助工具；max，max都相同，可能是一個化合物；標準譜圖庫：46000種化合物紫外光譜的標準譜圖

?Thesadtlerstandardspectra,Ultraviolet?

2023/4/23第27頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六2.定量分析

依據(jù)：朗伯-比耳定律

吸光度：A=bc透光度：-lgT=bc

靈敏度高：

max：104～105L·mol-1·

cm-1；（比紅外大）測量誤差與吸光度讀數(shù)有關：

A=0.434，讀數(shù)相對誤差最?。?023/4/23第28頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六二、有機化合物結構輔助解析

structuredeterminationoforganiccompounds

1.可獲得的結構信息（1）200-400nm無吸收峰。飽和化合物，單烯。（2）

270-350nm有吸收峰（ε=10-100）醛酮

n→π*躍遷產(chǎn)生的R

帶。（3）

250-300nm有中等強度的吸收峰（ε=200-2000），芳環(huán)的特征吸收（具有精細解構的B帶）。（4）

200-250nm有強吸收峰（ε104），表明含有一個共軛體系（K）帶。共軛二烯：K帶（230nm）；不飽和醛酮：K帶230nm，R帶310-330nm260nm,300nm,330nm有強吸收峰，3,4,5個雙鍵的共軛體系。2023/4/23第29頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六2.光譜解析注意事項(1)確認max，并算出㏒ε，初步估計屬于何種吸收帶；(2)觀察主要吸收帶的范圍，判斷屬于何種共軛體系；(3)乙?；灰艬帶：262nm(ε302)274nm(ε2040)261nm(ε300)(4)pH值的影響加NaOH紅移→酚類化合物，烯醇。加HCl蘭移→苯胺類化合物。2023/4/23第30頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六3.分子不飽和度的計算定義：不飽和度是指分