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紫外吸收和荧光光谱的计算

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紫外吸收光谱和荧光发射光谱的区别

紫外吸收光谱和荧光发射光谱的区别

《紫外吸收光谱和荧光发射光谱的区别》紫外吸收光谱呀，那可是挺有意思的一个事儿呢。

它主要说的就是物质对紫外光的吸收情况啦。

想象一下，紫外光就像一群小精灵，往物质那儿跑，有些物质可就不客气啦，会把这些紫外光的一部分给“吃”进去，也就是吸收掉呀。

然后咱们通过仪器去检测，就能看到在不同波长的紫外光下，物质吸收的程度不一样，最后画出的那个光谱图，就反映了这个物质对紫外光吸收的特点呢。

比如说，有的地方吸收得多，光谱上就出现个高高的峰，有的地方吸收少，那就是个矮矮的小坡啦。

荧光发射光谱就不一样咯。

它得先有个激发的过程呀，就好比给物质打一针“兴奋剂”，用特定波长的光去照射这个物质，物质里的那些小粒子呀，就像被叫醒了一样，变得活跃起来啦。

然后呢，这些活跃起来的粒子过一会儿又会把吸收来的能量以光的形式再发射出去，咱们检测这个发射出来的光，画出的光谱就是荧光发射光谱啦。

它的样子和紫外吸收光谱可大不一样哦，荧光发射光谱的峰呀、谷呀，对应的情况都和紫外吸收光谱有着自己的差别呢。

从产生的原理上看呀，紫外吸收光谱就是物质单纯地吸收紫外光，就像肚子饿了吃东西一样简单直接。

可荧光发射光谱呢，先是吸收了能量被激发，再把能量转化成光发出去，就像先充电再放电的感觉呀，多了这么个曲折的过程呢。

再说说它们在实际用处上的区别呗。

紫外吸收光谱常常用来判断物质里有没有某些特定的结构呀，就像侦探一样，靠它能发现物质的一些小秘密呢。

荧光发射光谱呢，在检测一些微量的物质上可有一手啦，哪怕只有一点点物质，它发射出来的荧光有时候也能被检测到，可厉害了。

还有哦，在观察它们的条件上也有不同呀。

紫外吸收光谱一般就是在紫外光照射下看看吸收情况就行啦。

荧光发射光谱呢，除了要选好激发光的波长，还得注意周围环境呀，有时候环境稍微变一变，那荧光发射的强度啥的都会跟着变呢，得小心翼翼地去检测哦。

紫外吸收光谱和荧光发射光谱，各有各的特点，各有各的本事，就像两个不同的小伙伴，在分析物质的这个大舞台上各自发挥着独特的作用，咱们了解它们的区别，就能更好地利用它们去探索物质世界的奥秘啦。

紫外分光光度法和荧光分析法

紫外分光光度法和荧光分析法
可见光区（400~760nm）
1 Beer-Lambort 定律A=log T =Ecl *A为吸收度；
*T为透光率； *E为吸收系数（以 E *c为溶液浓度； *l为样品总厚度。
1% 1cm
表示，溶液浓度为1%（g/ml），厚度为1cm时的吸光度值）
适用条件：入射光为单色光 溶液是稀溶液 固体、 液体和气体样品在同一波长 下，各组分吸光度具有加和性
吸收光谱
10-4-10-7g/ml
选择性
高
一般
应用
硫色素荧光法测定维生素B1
维生素B1 在碱性溶液中被铁氰化钾氧化成硫色素，在紫（365nm）
照射下呈蓝色荧光（435nm）通过与对照品荧光强度比较。即可测得供试 品含量（课本260页）
荧光分光光度法测定维生素E
采用同步荧光扫描法测定血清中维生素E，有效的消除溶剂拉曼 光谱的干扰，提高灵敏度和准确性。（课本277页）
双波长分光光度法
不需空白溶液作参比；但需要两个单色器获得两
束单色光(λ1和λ2)；以参比波长λ1处的吸光度Aλ1 作为参比，来消除干扰。在分析浑浊或背景吸收 较大的复杂试样时显示出很大的优越性。灵敏度、 选择性、测量精密度等方面都比单波长法有所提 高。 ΔＡ＝A λ2 －A λ1 ＝（ελ2 －ελ1 ) b c 两波长处测得的吸光度差值ΔＡ与待测组分浓度 成正比 （例子：课本366页）
其他
卡尔曼滤波法
偏最小二乘法 小波变换
三波长分光光度法
系数倍率法
……
原理 与紫外-可见法异同点
应用
原理
荧光 — 分子吸收电磁波后，从其最低激发 态重新发射紫外线或可见光的现象 利用某些物质被一定波长的光照射后所产 生的，能够反映该物质特性的荧光来进行 定性定量的分析方法——荧光分析法。

物质的吸收光谱与荧光光谱测定方法

物质的吸收光谱与荧光光谱测定方法

物质的吸收光谱与荧光光谱测定方法为了了解物质的性质和结构，科学家们需要使用不同的方法进行分析和检测。

在生物化学研究中，吸收光谱和荧光光谱是两种常用的测定方法。

本文将介绍这两种方法及其在研究中的应用。

一、吸收光谱吸收光谱是指物质对入射光吸收的强度变化规律的记录。

物质吸收光谱与其分子中的某些基团有关，可以用来判断分子的化学结构。

吸收光谱通常在紫外或可见光范围内测量。

对于有色的溶液或溶液中含有吸收剂的物质，可通过吸光度法进行测定。

吸光度（A）是指单位厚度、单位物质的样品溶液对波长为λ的光线的吸收能力。

一般情况下，吸光度与浓度成正比，可以用于定量测定样品中物质的含量。

例如，在生命科学研究中，DNA和蛋白质等生物分子可以通过吸收光谱测定其浓度，同时还可以了解它们的结构和性质。

二、荧光光谱荧光是指物质在受到激发后，发出能量较低的光的现象。

荧光光谱是指荧光强度随受激波长变化的记录。

与吸收光谱相比，荧光光谱可以提供更多的关于分子的信息，例如其分子结构、化学成分、分子量、分子大小和分子内部的环境等。

荧光常常用于分析分子之间的相互作用。

通过测量荧光强度和发射波长的变化，可以研究分子之间的相互作用、结构变化和分子的运动。

例如，荧光蛋白是生物学中重要的工具，通过荧光光谱可以了解蛋白质结构和分子动力学信息。

三、应用举例1. 脂质分析脂质是生物体内重要的分子之一，涉及生物能量代谢和信号传递等多个领域。

吸收光谱和荧光光谱被广泛应用于脂质分析。

以近年来广受欢迎的脂质体为例，吸收光谱和荧光光谱可以用于研究其内部结构和性质。

通过测量荧光强度和发射波长的变化，可以了解脂质体内脂质分子的疏水性和结构变化；通过吸收光谱测量，可以了解脂质体中膜蛋白的含量和结构。

2. 蛋白质研究蛋白质是生命活动中不可或缺的分子，其结构和功能对人类健康具有重要意义。

吸收光谱和荧光光谱在蛋白质研究中也有广泛应用。

以光谱法测定蛋白质的稳定性为例，通过检测溶液中的吸收光谱和荧光光谱，可以判断蛋白质的结构变化和稳定性降解程度。

荧光光谱分析法PPT课件

荧光光谱分析法PPT课件
发射光谱（荧光光谱）的位置？ 磷光光谱的位置？
第12页/共39页
荧光发射光谱 荧光激发光谱
磷光光谱
200 260 320 380 440 500 560 620 室温下菲的乙醇溶液荧（磷）光光谱
第13页/共39页
激发光谱与发射光谱的关系
a. Stokes位移 荧光光谱总是位于物质激发光谱的长波一侧，即荧光波长大于激发光波长的
4
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小结：分子能级与跃迁 基态(S0)→激发态：吸收特定频率的辐射；量子化；跃迁 一次到位； 激发态→基态：多种途径和方式(见能级图)；速度最快、激发态寿命最短的途 径占优势，发生的几率大； 第一、第二、…电子激发单重态 S1 、S2… ； 第一、第二、…电子激发三重态 T1 、 T2 … ；
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第17页/共39页
2.有机化合物的分子结构与荧光的 关系
（1）跃迁类型：* → 的荧光效率高，系间跨越过程的速率常数小，有利于荧 光的产生； （2）共轭效应：提高共轭度有利于增加荧光效率并产生红移
（3）刚性平面结构：可降低分子振动 ，减少与溶剂的相互作用，故具有很强 的荧光。如荧光素和酚酞有相似结构， 荧光素有很强的荧光，酚酞却没有。
21
第21页/共39页
3. 溶液pH 对酸碱化合物，溶液pH的影响较大，需要严格控制；
当荧光物质本身是弱酸或弱碱时，溶液的pH值对该荧光物质的荧光强度有较大影响， 这主要是因为在不同酸度中分子和离子间的平衡改变，离子结构发生变化，因此荧光强度 也有差异。每一种荧光物质都有它最适宜的发射荧光的存在形式，也就是有它最适宜的 pH值范围。例如苯胺在不同pH值下有下列平衡关系：
磷光发射：电子由第一激发三重态的最低振动能级→基态(T1 →S0跃迁)；发光速度很 慢： 10-4~100s、磷光的能量比荧光小

第9章 紫外吸收光谱分析

第9章 紫外吸收光谱分析
即: E ＝ Ee + Ev + Er ΔΕe >ΔΕv >ΔΕr
讨论：
（1） 转动能级间的能量差Δ Ε r：0.005～0.050eV，跃迁 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；
p → p*跃迁：红移； ；e
pp np
max(正己烷)
230 329
max(氯仿)
238 315
max(甲醇)
237 309
max(水)
243 305
溶剂的影响
苯
1
1：乙醚
酰
丙
2：水
酮
2
极性溶剂使精细结构 消失；
250 300
非极性 → 极性 n → p*跃迁：兰移； ；e p → p*跃迁：红移； ；e
（2）共轭烯烃中的 p → p*
p*
p*₃
p*
p p*
165nm 217nm p₂
(HOMO LVMO) p
p₁
p

max
共轭烯烃（不多于四个双键）p p*跃迁吸收峰位置可由伍德
沃德——菲泽 规则估算。 max= 基+nii
基-----是由非环或六环共轭二烯母体决定的基准值； 无环、非稠环二烯母体： max=217 nm
红移与蓝移
有机化合物的吸收谱带 常常因引入取代基或改变溶 剂使最大吸收波长λmax和吸 收强度发生变化:
λmax向长波方向移动称为 红移，向短波方向移动称为 蓝移 (或紫移)。吸收强度即 摩尔吸光系数ε增大或减小的 现象分别称为增色效应或减 色效应，如图所示。

第九章 紫外吸收光谱分析

第九章 紫外吸收光谱分析

3.在下列化合物中，哪些适宜作为紫外 光谱测定中的溶剂？ 甲醇、乙醚、苯、碘乙烷、乙醇、 正丁醚、环己烷 4. 下列化合物中哪一个的max最长？ CH4； CH3I； CH2I2
在下列化合物中同时含有*、 n*、 *跃迁的化合物是 三氯甲烷、丙酮、丁二烯、二甲苯
在下列化合物中，那一个化合物能吸 收波长较长的辐射（ ） 苯、二甲苯、对氯代甲苯、萘
1, 3-丁二烯：max=210nm， =20000L· mol-1· cm-1
1, 5己二烯：两个不共轭的双键，1-己烯：一个双键。 1, 5-己二烯与1, 3-丁二烯比较：两者都有两个双键， 摩尔吸光系数相近；区别： 1, 3-丁二烯中两个双键共
轭，吸收波长红移，最大吸收波长＝ 210nm 。因此，
光谱分析方法的分类
classification of spectroscopic analysis 紫外可见法
分子光谱 原子光谱
原子吸收法
红外法
光谱分析法
spectrometry
原子发射法
核磁法
荧光法
光学分析法概要(P201)
依据：物质吸收、发射电磁辐射（电磁波；光） 光学分析法：利用物质与电磁辐射的相互作用来进行 分析的方法。
⑶ * 跃迁（NV跃迁）
吸收波长处于远紫外区的近紫外端或近 紫外区,max一般在104以上, 强吸收。有机化 合物中含有 电子的化合物均可发生该类跃 迁。如不饱和烃 * 跃迁 （ 乙烯 * 跃 迁的max=165nm, max=104;乙炔*跃迁的 max=173nm 。 乙 醛 * 跃 迁 的 max 为 190nm，max:104。( <200nm ；生色团)
某化合物分子式为，

紫外吸收光谱

紫外吸收光谱

R带与K带




R带: R带相当于n →π* 跃迁所吸收的能量产生的吸收带。 含有杂原子的不饱和基团，如-C=O、-N=N- 、-NO、-NO2 等发色团的特征。 特点：（1）吸收较弱； （2）波长较长270-300nm K带: 由于共轭双键中π → π* 跃迁所产生的吸收带称为K带。 特点：（1）吸收强度大，摩尔吸光系数大（104-105之间） （2）波长在217-280nm之间。 （3）利用紫外吸收光谱是否有K吸收带，作为判断共 轭体系的重要依据。
讨论：
（4）吸收光谱波长分布由产生谱带跃迁能级间的能量差决定， 反映分子内部能级分布状况，是物质定性依据； （5）吸收谱带强度与分子偶极矩变化、跃迁几率有关，提供分 子结构信息。通常将在最大吸收波长处测得的摩尔吸光系数 ε max作定性依据。不同物质λ max可能相同，但ε max不一定
相同；
（6）吸收谱带强度与该物质分子吸收光子数成正比，定量分析
紫外吸收光谱
电子跃迁与分子吸收光谱
物质分子内部三种运动形式： （1）电子相对于原子核的运动； （2）原子核在其平衡位置附近的相对振动；
（3）分子本身绕其重心的转动。
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
生色团 烯 炔 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 正己烷 乙醇 异辛酯 乙醚
二氧杂环己烷
/nm 177 178 204 214 186 339，665 280 300，665 270
emax

（整理）紫外吸收光谱法

（整理）紫外吸收光谱法

（整理）紫外吸收光谱法第8章紫外吸收光谱法紫外-可见分⼦吸收光谱法(ultraviolet-visible molecular absorption spectrometry,UV-VIS ），⼜称紫外-可见分光光度法（ultraviolet-visible spectrophotometry ）。

它是研究分⼦吸收190~750nm 波长范围内的吸收光谱。

紫外-可见吸收光谱主要产⽣与分⼦价电⼦在电⼦能级间的跃迁，是研究物质电⼦光谱的分析⽅法。

通过测定分⼦对紫外-可见光的吸收，可以⽤于鉴定和定量测定⼤量的⽆机化合物和有机化合物。

在化学和临床实验室所采⽤的定量分析技术中，紫外-可见分⼦吸收光谱法是应⽤最⼴泛的⽅法之⼀。

§9-1 光吸收定律⼀、朗伯-⽐尔定律分⼦吸收光谱法是基于测定在光程长度为b （cm ）的透明池中，溶液的透射⽐T 或吸光度A 进⾏定量分析。

通常被分析物质的浓度c 与吸光度A 呈线性关系，可⽤下式表⽰：0lg tI A abc I == (9-1）式中各参数的定义如表9-1所⽰。

该式是朗伯-⽐尔定律的数学表达式，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呈正⽐。

由于被分析物质的溶液是放在透明的吸收池中测量，在空⽓/吸收池壁以及吸收池壁/溶液的界⾯间会发⽣反射，因⽽导致⼊射光和透射光的损失。

如当黄光垂直通过空⽓/玻璃或玻璃/空⽓界⾯时，约有8.5%的光因反射⽽被损失。

此外，光束的衰减也来源于⼤分⼦的散射和吸收池的吸收。

故通常不能按表9-1所⽰的定义直接测定透射⽐和吸光度。

为了补偿这些影响，在实际测量中，采⽤在另⼀等同的吸收池中放⼊溶剂与被分析溶液的透射强度进⾏⽐较。

⼆、吸光度的加和性当溶液中含有多种对光产⽣吸收的物质，且各组分间不存在相互作⽤时，则该溶液对波长λ光的总吸收光度A 等于溶液中每⼀成分的吸光度之和，即吸光度具有加和性。

荧光光谱基础知识

荧光光谱基础知识

荧 光 光 谱(Fluorescence Spectroscopy )韩荣成(10303023)北京大学,03级生物医学工程一、背景知识：1.荧光，是指物质在吸收紫外光后发出的波长较长的紫外荧光或可见荧光，以及吸收波长较短的可见光后发出波长较长的可见荧光。

除了紫外荧光和可见荧光，还有红外荧光、X 射线荧光等。

在很多情况下，分子从激发态回到基态过程中，能量通过热量等形式散失到周围。

但 是在某些情况下，能量能以光子发射的形式释放出来。

分子的能量状态在光学分析中涉及的分子能量有：E 0=Ee+Ev+Er ，其中Ee:价电子运动能（electron ）； Ev ：原子在平衡位置的振动能（vibration ）；Er ：分子绕其重心的转动能（rotation ）。

Ee 大约为1eV 数量级；Ev 大约为10－1～10－2 eV ；Er 大约为10－4～10－5eV 数量级，可见⊿Ee>⊿Ev>⊿Er分子吸收能量后，处于激发态的分子通过非辐射过程丢失能量，首先到达S1的最低振动能级，这一过程称为内转换（internal conversion）,发生在10－11s内。

从S1的最低振动能级以光子形式放出能量而回到基态的不同振动能级，这一过程称为荧光（fluorescence）,发生在10－9s内；如果以非辐射的形式丢失能量则称为淬灭（quenching）。

如果某种物质在被某种波长的光照射以后能在较长的时间内发出比荧光波长更长的波长的光，则称这种光为磷光。

磷光产生的机制与荧光是不同的，虽然它们都属于发射光谱，但磷光不是处于第一电子激发态的最低振动能级的分子直接释放出光子回到基态的结果，而是从某种能量低于第一电子激发态的最低振动能级的另一种亚稳能级⎯三重态向基态的各振动能级以辐射方式产生跃迁时发出的光。

所谓三重态或三线态，是指分子中电子自旋量子数S=1，即原来两个配对的自旋方向相反的电子之一自旋方向改变，以至电子自旋之和不为0的情况。

紫外吸收光谱

紫外吸收光谱
εmax=1.74×104n 己烷溶液
化合物
1,3-丁二烯 1,3,5-己二烯
溶剂
己烷 异辛烷
max/nm
217 268 304 334 364
emax
21，000 43，000 — 121，000 138，000
1,3,5,7-辛四烯 环己烷
1,3,5,7,9-癸四烯 1,3,5,7,9,11- 十 二 烷基六烯
用不同波长的单色光照射， 测吸光度;
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。吸光度最大处对应 的波长称为最大吸收波长λ max ②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则不同。 ③吸收曲线可以提供物质的结构信息，并作为物质定性分析的 依据之一。
，但ε max不一定相同；
（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。
一、紫外吸收光谱的产生
formation of UV
1.概述
紫外吸收光谱：分子中价电子能级跃迁。 波长范围：100-800 nm. (1) 远紫外光区: 100-200nm
(2) 近紫外光区: 200-400nm
讨论：
④不同浓度的同一种物质，在某一定波长下吸光度 A 有差异，在λ max处吸光度A 的差异最大。此特性可作作
为物质定量分析的依据。
⑤在λ max处吸光度随浓度变化的幅度最大，所以测定
最灵敏。
基本术语
生色团： 分子中可吸收光子产生电子跃迁的基团 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。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—C≡N等。

第四章 紫外-可见分光光度法

第四章 紫外-可见分光光度法
A klc
仪器分析
式中：A，吸光度，无量刚；
l，液层厚度(光程长度)，cm；
c，溶液的浓度；
k, 称为吸光系数，仅与入射光波长和强度、 溶液的性质及温度有关，与浓度无关。
仪器分析
影响吸光系数的因素及意义
影响吸光系数的因素
物质的性质 溶剂 入射光波长、强度 温度
意义
吸光系数越大，灵敏度越高
二、朗伯-比尔定律
色皿拉入光路中，按100%T 键 5.测定：将第2个比色皿中的参比溶液弃去，倒入待测溶液并拉入光路中
，稳定后读数。 注意：改变波长，必须重新调零
倒溶液时远离仪器，避免溅湿仪器
仪器分析
紫外分光光度计与可见分光光度计的差异
名称
可见分光光度计
紫外分光光度计
波长范围 光源
吸收池 材料
仪器分析
紫外分光光度法与可见分光光度法的差异
二、朗伯-比尔定律
仪器分析
（一）光的吸收定律——定量分析的依据
当一束平行的单色光通过某一均匀、无散射的含 有吸光物质的溶液时，在入射光的波长、强度以及溶
液的温度等因素保持不变的情况下，该溶液的吸光
度A与溶液的浓度c及溶液层的厚度l 的乘积成
正比关系。称为朗伯-比尔定律：
A klc
朗伯—比耳定律数学表达式：
名称
可见分光光度法
紫外分光光度法
波长范围
光源
吸收池 材料
可见光 (400～760nm)
钨灯 卤钨灯 氙灯 玻璃 石英
紫外光 (200～400nm)
氢灯 氘灯
石英
仪器分析
二、常见紫外-可见分光光度计类型
光
①单波长单光束分光光度计
度
计

简述五种光谱法的原理

简述五种光谱法的原理

简述五种光谱法的原理光谱法是一种常用的分析技术，常常应用于化学、物理和生物学等领域。

根据不同原理和应用领域的不同，可将光谱法分为多种类型。

下面就详细介绍五种常见的光谱法及其原理。

一、紫外-可见吸收光谱紫外-可见吸收光谱是一种测量样品在可见光和紫外光区域吸收的技术。

在该技术中，用一束具有连续波长的光照射样品，然后检测透射光，通过计算样品吸收的光量，可以推断出样品分子的化学结构。

紫外-可见吸收光谱利用的原理是，当样品中的分子吸收可见光或紫外光时，其电子能级会发生跃迁，这个跃迁与分子的化学成分有关，因此，可以通过测量样品吸收的光谱来推断其化学成分。

二、荧光光谱荧光光谱是一种利用样品在受到特定波长激发后发出荧光的技术。

在该技术中，样品收到特定波长的激发光后，会发生电子从基态跃迁到激发态，然后再跃迁回原来的基态时发出荧光。

样品发出的荧光光谱与其分子结构有关，可以用来分析样品的成分和活性。

荧光光谱利用的原理是，荧光发生的条件是样品中存在能级差异，当分子处于激发态时，电子具有更高的能量，可以通过荧光现象发射短波长的光，从而生成荧光光谱。

三、原子吸收光谱原子吸收光谱是一种测量样品中金属和金属离子浓度的技术。

在该技术中，根据不同原子的能级结构，通过特定波长的光激发分子中的特定原子，然后测量样品透射光的强度，从而推断样品中特定原子的浓度。

原子吸收光谱利用的原理是，输入特定波长的光激发样品中的原子，当样品中的特定原子吸收更多的光时，其原子的能级结构会发生变化，从而改变吸收光的强度，因此可以通过测量吸收光的强度来推断样品中特定原子的浓度。

四、红外光谱红外光谱是一种基于样品吸收红外光的技术。

在该技术中，样品收到具有一定波长的红外光后，吸收光的振动能量与样品中的官能团的振动能量有关。

从而，可以通过分析样品吸收红外光的振动频率，推断出样品中所包含的官能团。

红外光谱利用的原理是，各种原子或原子团具有强烈的吸收红外辐射的振动能力，这种振动能力取决于其分子结构的特定配置，因此可以通过测量样品吸收的红外辐射的振动频率和强度来推断样品中的分子结构。

吸收光谱法

吸收光谱法

光度对浓度作图，绘制工作曲线。然后根据待测组分溶液
的吸光度在工作曲线上查得其浓度或含量。
与目视比色法相比，光电比色法提高了测量准确度，
而且可以通过选择滤光片来消除干扰，从而提高了选择性。 但光电比色计采用钨灯光源和滤光片，只适用于可见 光谱区和只能得到一定波长范围的复合光，而不是单色光 束。
23
3. 分光光度法
17
三、吸光度的加和性
溶液中含有对某一波长的光产生吸收的多种物质，那么 溶液的总吸光度等于溶液中各个吸光物质的吸光度之和，
A1 = 1bc1 A2 = 2bc2 A = 1bc1+ 2bc2
根据吸光度的加和性可以
进行多组分的测定以及某些化 学反应平衡常数的测定。
18
第三节
光度分析的方法和仪器
15
• ε是吸光物质在一定波长下的特征常数，反映该吸光物
质的灵敏度；
• ε值越大，表示该吸光物质对此波长光的吸收能力越强，
显色反应越灵敏；
• 在最大吸收波长处的摩尔吸光系数常以εmax表示；
16
铁（Ⅱ）浓度为5.0×10-4 g· L-1 的溶液，与邻二氮菲以1：3
的计量比生成橙色络合物。该配合物在波长508nm，比色
光谱名称 波长范围
X射线
远紫外光 近紫外光 可见光 近红外光 中红外光 远红外光 微波 无线电波
0.1~10nm
10~200nm 200~380nm 380~780nm 0.78~2.5um 2.5~25um 25~1000um 0.1~100cm 1～1000m
3
光学光谱区
单色光
单一波长的光 由不同波长的光组合而成的光
0.575
光源
单色器

紫外吸收光谱分析

紫外吸收光谱分析

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ΔΕe：1～20eV，电子跃迁产生的 吸收光谱在紫外—可见光区，称为紫外—可见光谱或 电子光谱。
分子吸收光谱讨论：
(4) 吸收光谱的波长分布是由产生谱带的跃迁能级间的能量差
所决定，反映了分子内部能级分布状况，是物质定性的依据。
(5) 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。 (6) 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； (7) 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。
p n p p
C
O 非极性
C
极性
C
p
极性
非极性
n → p*跃迁：兰移； ；e
max(正己烷) max(氯仿)
p → p*跃迁：红移； ；e
max(甲醇) max(水)
pp np
230 329
238 315
237 309
243 305
溶剂的影响
苯 酰 丙 酮
1 1：乙醚 2：水
+5
0 卤素（-Cl，-Br） +5
(3) 双键上取代基： 酰基（-OCOR）
烷基（-R）
取代基 -SR 红移距离 45(nm)
+5
-NR2 40(nm)
烷氧基（-OR）
-OR 30(nm) -Cl 5(nm)
+6
CH3 5(nm)
生色团
• 在饱和烃中引入含有C=C的不饱和基团， 将使吸收峰移至紫外及可见区域，这种 基团称为生色团。 • 生色团是含有 p → p*跃迁或n → p*跃迁 的基团。 • R带： n → p*跃迁产生的吸收。

第9章 紫外光谱分析

第9章 紫外光谱分析

16:58
Instrument Analysis 化学化工学院
19
（2）共轭烯烃中的 p → p*
p
(HOMO

p*
max
p* 165nm p
p*₃
p* p₁ p
217nm p₂
LVMO)
共轭烯烃（不多于四个双键）p p*跃迁吸收峰位置 可由伍德沃德——菲泽 规则估算。
max= 基+nii
34
Mn+—Lb-
h h
M(n-1) +—L(b-1) [Fe2+CNS]2+
[Fe3+CNS-]2+
电子给予体
电子接受体
分子内氧化还原反应； > 104 Fe2+与邻菲罗啉配合物的紫外吸收光谱属于此。
16:58
Instrument Analysis 化学化工学院
35
2.配体场跃迁（金属离子d-d和 f - f 电子跃迁） 在配体的作用下过渡金属离子的d轨道和镧系、
16:58 Instrument Analysis 化学化工学院 22
(1)每增加一个共轭双键 +30 (2)环外双键 +5
(3)双键上取代基：
酰基（-OCOR） 0 卤素（-Cl，-Br） +5
烷基（-R）
+5
烷氧基（-OR）
+6
16:58
Instrument Analysis 化学化工学院
23
261
263 266 272
300
300 305 300
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Instrument Analysis 化学化工学院
27
乙酰苯紫外光谱图

课件紫外可见吸收光谱(共83张PPT)

课件紫外可见吸收光谱(共83张PPT)

T I I0
I 为透射光的强度
I0 为入射光的强度
A lgI0
lgT
I
1760年朗伯(Lambert)阐明了光的吸收程度和吸收层厚度的 关系，即 A∝b
1852年比耳(Beer)又提出了光的吸收程度和吸收物浓度之间 也具有类似的关系，即 A∝ c
二者的结合称为朗伯-比尔定律，其数学表达式为：
AlgTkbc
Abc
摩尔吸光系数ε的讨论:
（1）吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数； （2）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 ,ε仅与吸收物质本身的性质有关,与待测物浓度无关;
（3）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，常以εmax表示。εmax表明了该吸收物质最大限度的
➢ 含有杂原子的不饱和化合物可以发生n→p*跃迁， 如含有羰基、硝基、亚硝基等
➢ n→p*跃迁所产生的吸收带称为R带
常用概念
➢ 发色团（或生色团）：具有π电子的不饱和基团，即 可在紫外-可见光区产生吸收的官能团。如C=C、 C≡C、 C=O、-NO2等
➢ 助色团：有一些含有n电子的基团(如-OH、-NH2、OR、-SH、-Cl、-Br、-I等)，它们本身没有生色功能
第二节
紫外-可见分光 光度计
UV-Vis spectrometer
一、基本组成
二、分光光度计的 类型
一、基本组成
1. 光源
➢ 要求：提供能量，激发被测物质分子使之产生价电子的跃迁， 从而产生电子光谱；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。
2. 有机化合物的紫外可见吸收光谱

紫外吸收光谱分析法.

紫外吸收光谱分析法.

254
200
甲苯
261
300
含取代基时， B带简化， 间二甲苯 红移。
263
300
1，3，5-三甲苯 266
305
六甲苯
272
300
02:56:43
乙酰苯紫外光谱图
羰基双键与苯环共扼： K带强；苯的E2带与K带合 并，红移； 取代基使B带简化； 氧上的孤对电子： R带，跃迁禁阻，弱；
C H3
C
n p* ; R带
第一章 紫外吸收光谱
分析法
ultraviolet spectrometry, UV
第一节 紫外吸收 光谱分析基本原理
principles of UV
一、 紫外吸收光谱的产生 formation of UV 二、 有机物紫外吸收光谱 ultraviolet spectrometry of organic compounds
O
p p* ; K带
02:56:43
苯环上助色基团对吸收带的影响
02:56:43
苯环上发色基团对吸收带的影响
02:56:43
5. 立体结构和互变结构的影响
H C
H C
H C
C H
顺反异构： 顺式：λmax=280nm； εmax=10500 反式：λmax=295.5 nm；εmax=29000
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。
02:56:43
红移与蓝移
有机化合物的吸收谱带 常常因引入取代基或改变溶 剂使最大吸收波长λ max和吸 收强度发生变化:

荧光光谱知识分享

荧光光谱知识分享

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第二电子 激发单重 态(S2*)
第一电子 激发单重 态(S1*)
内转换
振动弛豫
激发态→基态途径（图） S1*(V=0)
吸收
外转换 荧光
体系间跨越 磷光
第一电子 激发三重 态(T1*)
基态(S0)
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激发态分子返回基态的途径（续前）
非辐射
➢比例法 适用：校正曲线过原点
Fs F0 Cs Fx F0 Cx ➢多组分混合物测定
Cx
Fx Fs
F0 F0
Cs
原理：荧光强度的加和性
方法：解联立方程
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荧光分析仪器与技术
荧光分析仪器类型、主要部件和校正 荧光分析新技术 荧光分析的应用
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影响荧光强度的外界因素
➢温度 T↓→F↑
➢溶剂 ▪极性↑→f↑→F↑→↑
▪粘度↓→分子间碰撞几率↑→F↓
▪含重原子(CBr4、CH3CH2I)→F↓
▪形成氢键→S1*(V=0) 分子↓→F↓
➢pH值 弱酸、弱碱
N 3 + H O H + - H
O - H N 2H H +
K I0 [2 .3 E C ( 2 .3 l2 E ! )2 C ( l2 .3 3 E ! )3 C ] l
荧光定量分析的依据
ECl≤0.05
F=2.3KI0ECl =KC
荧光分析法仅适用于稀溶液的测定
▪满足定量分析条件： ECl≤0.05→F∝C
▪降低荧光自熄灭（内部猝灭）作用
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实验报告
化学测量与计算实验Ⅱ
实验名称：紫外吸收和荧光光谱的计算
学生姓名：学号：
院（系）：年级：级指导教师：
实验日期：2017.03.27 交报告日期：2017.04.10
一、实验目的
1.掌握紫外吸收的基本原理；
2.熟悉溶液中的计算方法；
3.学会如何看MO 。

二、实验原理
1. 溶剂效应的理论方法
我们对溶剂效应的静态模拟，关心的是溶剂效应的两个方面：一是溶剂分子反应中心有键的作用，包括配位键和氢键等，这种作用属于短程作用，另一个是 极性溶剂的偶极距和溶质分子偶极距之间的静电相互作用，这个属于远程作用，当然溶剂和溶质之间的色散力作用也是重要的远程作用，特别是对于非极性溶剂而言，但是色散力的描述是量子化学模拟的一个难题。

高斯计算时，考虑溶剂效应，可以采用三种策略： ① 超分子方法
对于短程作用十分重要的体系，直接考虑溶剂分子和反应中心的作用。

② 连续介质模型
对于没有短程作用的体系，把溶剂效应看成是溶质分子分布在具有均一性质 的连续介质当中，也称为反应场。

③ 超分子-连续介质方法
短程作用的超分子方法和远程作用的连续介质模型结合起来的方法渐渐 为人们所青睐。

这种方法得到的结果更为可靠，因为它综合考虑的溶剂的短程作用和远程作用。

短程作用的模拟，很直观的直接采用 QM 的方法研究溶剂分子作用了的活性 中心，考虑这种成键对反应区域和反应过渡态结构和能量的影响。

远程作用 需要做一些物理上的近似处理（也就是一定的物理模型）。

连续介质模型有 很多，作为常用的是 PCM (极化连续介质模型)。

在连续的介质中腾出空穴以容纳溶 质，会导致体系能量升高，这部分的能量称为 cavity formation energy 。

空穴中的溶质和溶剂的作用，主要是范德华力的作用 (不包括静电作用)。

这部分能量称为分散-排斥能，一般为负值 (能量降低)。

溶质分子的电荷分布会通过静电作用使连续介质(溶剂)产生极 化，而溶剂的极化作用反过来又会影响到溶质分子的电荷分布。

这就是静电 的相互作用，使体系能量降低。

三项能量的加和得到了溶剂化自由能前两项的能量与空穴表面积接近成正比关系，在 PCM 模型中，这两项能量由表面积结合一些与原子 特性相关的半经验参数计算而得。

2.溶剂化能
溶剂化能是溶剂分子与溶解于其中的离子，在相互作用形成络合物的溶剂化作用过程中放出的能量。

该能量用于破坏电解质分子的晶格，使之在溶剂中能够自动溶解而成为自由离子。

定义：∆F sol =G sol −U gas
其中，∆F sol = ∆F el + ∆F HB + ∆F cav + ∆F dis−rep （静电能） （氢键能） （孔穴能） （色散-排斥能）
a
Q V F 2)1(d 21 :2s s el εερϕ-==∆⎰溶剂化能)11)(21(Cl H s s a a +-=εε
3.紫外吸收光谱
许多有机分子中的价电子跃迁，须吸收波长在
200~1000 nm 范围内的光，恰好落在紫外-可见光
区域。

因此，紫外吸收光谱是由于分子中价电子的
跃迁而产生的，也可以称它为电子光谱。

4.荧光光谱
荧光激发光谱：让不同波长的激发光激发荧光物质使之发生荧光，而让荧光以固定的发射波长照射到检测器上，然后以激发光波长为横坐标，以荧光强度为纵坐标所绘制的图，即为荧光激发光谱。

荧光发射光谱的形状与激发光的波长无关。

荧光发射光谱：使激发光的波长和强度保持不变，而让荧光物质所发出的荧光通过发射单色器照射于检测器上，亦即进行扫描，以荧光波长为横坐标，以荧光强度为纵坐标作图，即为荧光光谱，又称荧光发射光谱。

三、实验步骤
1.打开电脑当中的G09W 软件，新建任务。

2.建设任务，进行计算方法（route section）、标题、分子所带电荷及自旋多重度、分子坐标的输入，然后保存为输入文件。

3.使用CHEMCRAFT软件将几何构型画出，使用此软件获得该分子的坐标。

4.选择RUN 并保存输出文件的位置。

5.等待计算完成后，打开输出文件，分析所得到的数据。

6.可以使用CHEMCRAFT软件读取OUT文件，获得相关数据。

四、实验内容
1.优化几何构型
#p b3lyp/6-31G(d,p) opt freq
scrf=(pcm,solvent=chloroform)
2.用优化好的几何构型计算紫外光谱和输出MO
#p b3lyp/6-31G(d,p) td(nstate=6) pop=full gfinput scrf=(pcm,solvent=chloroform)
3.荧光光谱计算
#p b3lyp/6-31G(d,p) td(nstate=3) opt scrf=(pcm,solvent=chloroform)
五、实验结果
1.乙烯分子
振动频率/cm -1
振子强度 153.13 0.4146 148.61 0 132.55 0.0004 128.37 0 126.94 0 118.09 0
紫外吸收光谱图：
FMO 图：
TD spectrum
Wavelength, nm
175
170
165
160
155
150
145
140
135
130
125
120
115
110
f
0.5 0.48 0.46 0.44 0.42 0.4 0.38 0.36 0.34 0.32 0.3 0.28 0.26 0.24 0.22 0.2 0.18 0.16 0.14 0.12 0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 0
6 -> 14 -0.10133
8 -> 9 0.70642
8 <- 9 -0.12230 2.反式1-3丁二烯分子
振动频率/cm-1振子强度213.720.7501
172.590
170.570.0004
149.610
148.290
148.060.0003紫外吸收光谱：
FMO图：
TD spectrum
Wavelength, nm
240
230
220
210
200
190
180
170
160
150
140
130
120
f 0.9
0.85 0.8 0.75 0.7 0.65 0.6 0.55 0.5 0.45 0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05
15 -> 16 0.71188 15 <- 16 -0.12003
3.反式1,3,5-己三烯分子 振动频率/cm -1
振子强度 268.96 1.161 211.85 0 180.82 0 174.03 0 173.87 0.0001 169.3 0.0003
紫外吸收光谱：
FMO 图：
荧光光谱：
Excited State 1: Singlet-BU 3.8038 eV 325.95 nm f=1.2501 <S**2>=0.000 22 -> 23 0.71430 TD spectrum
Wavelength, nm
300
290
280
270
260
250
240
230
220
210
200
190
180
170
160
150
140
130
f
1
4. 顺式-戊-3-烯-2-酮分子
振动频率/cm -1
振子强度 340.01
0.0002 220.27 0.3638 177.85 0.0002 172.27 0 167.6 0.0018 160.47
0.0454
紫外吸收光谱：
Excited State 2: Singlet-A 5.6287 eV 220.27 nm f=0.3638 <S**2>=0.000 22 -> 24 0.69864
Excited State 6: Singlet-A 7.7265 eV 160.47 nm f=0.0454 <S**2>=0.000 21 -> 24 0.64887
FMO 图：
TD spectrum
Wavelength, nm
340
320
300
280
260
240
220
200
180
160
f
0.44 0.42 0.4 0.38 0.36 0.34 0.32 0.3 0.28 0.26 0.24
0.22 0.2 0.18 0.16 0.14 0.12 0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 0
六、实验反思与总结
1. 本次实验最后一个分子不需要进行荧光光谱的计算，因为G09W 软件计算运行得很慢，需要运行很长的时间，甚至有可能运算不出来结果。

2.本次实验的%mem值应至少大于600mb。