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紫外吸收光谱的基本原理

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紫外可见吸收光谱原理

紫外可见吸收光谱原理

紫外可见吸收光谱原理紫外可见吸收光谱是一种常用的分析方法，它利用物质在紫外可见光区的吸收特性来进行定性和定量分析。

在这种光谱中，分子吸收紫外可见光的过程是通过分子的电子能级跃迁来实现的。

在本文中，我们将详细介绍紫外可见吸收光谱的原理和相关知识。

首先，我们需要了解分子的电子能级结构。

分子中的电子能级是分立的，分为基态和激发态。

当分子处于基态时，电子处于最低能级。

当分子受到激发能量的激发后，电子会跃迁到较高的能级，这种跃迁所吸收的能量正好位于紫外可见光区。

紫外可见光谱的原理是基于分子在吸收紫外可见光时发生的电子跃迁。

当分子受到紫外可见光的照射时，如果光的能量正好等于分子的电子跃迁所需的能量，那么光就会被分子吸收。

这种吸收过程会导致分子从基态跃迁到激发态，吸收光的波长和强度与分子的结构和电子能级有关。

在紫外可见光谱中，吸收峰的位置和强度可以提供有关分子结构和浓度的信息。

吸收峰的位置与分子的电子能级跃迁有关，而吸收峰的强度与分子的浓度有关。

因此，通过测量样品在紫外可见光谱下的吸收特性，可以对样品进行定性和定量分析。

紫外可见光谱在化学、生物、药物等领域都有着广泛的应用。

在化学分析中，可以用紫外可见光谱来确定化合物的结构和浓度；在生物领域，可以用于研究生物大分子的结构和功能；在药物研发中，可以用于药物的质量控制和稳定性研究。

总之，紫外可见吸收光谱是一种重要的分析方法，它基于分子在紫外可见光区的吸收特性，通过测量样品的吸收特性来进行定性和定量分析。

通过对分子的电子能级跃迁的理解，可以更好地理解紫外可见吸收光谱的原理和应用。

希望本文能够对读者有所帮助，谢谢阅读！。

第1节 紫外吸收光谱基本原理.

第1节 紫外吸收光谱基本原理.

溶液为真溶液（无溶质、溶剂及悬浊物引起的散射）
吸收过程中，吸收物质的行为互不相关
00:02:25
7. 偏离比尔定律的原因(局限性)
(1) 物理因素的影响
溶液浓度高时偏离比尔定律，原因是：
a)由于分子间的相互作用。高浓度时，吸 收质点靠得很近，会互相影响对方的电荷
分布，使吸收质点对某一给定波长光的吸
00:02:25
(4) 其他影响因素
溶剂： I2-四氯化碳（呈紫色）； I2-乙醇（呈棕色）
光效应：
散射（胶态溶液）、荧光等
00:02:25
二、有机化合物的紫外-可见吸收光谱
常用术语
生色团：一般将含有不饱和键的基团称为生色团(发色团)。 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—C≡N等。 助色团：是指本身没有生色功能，但与生色团相连时，能
00:02:25
（3）炔烃
炔C≡C，在173nm有一个弱的π→π*跃迁吸收带
，共轭后，波长增大，ε增大。共轭多炔有两组主要 吸收带，每组吸收带由几个亚带组成。长波处吸收带 的强度较弱。 λmax 207 234 εmax 135000 281000 λmax 268 306 εmax 200 180
2,4,6-辛三炔 2,4,6,8-癸四炔
00:02:25
（4）羰基化合物
饱和醛、酮 （ Y=H，R ） 可以产生s→s*、 n→s*、n→p*和p→p* 四种跃迁，
但其中σ→π＊、π→σ＊跃迁 的几率很小，一般都不考虑
E
p*
K E ,B R
n
。
p
s
00:02:25
1.σ→σ＊跃迁
所需能量最大，分子吸收光谱出现在远紫外区，吸收波 长max <160 nm，超出一般分光光度计的测量范围。饱和烷 烃中的C-C键属于这类跃迁。 例：甲烷的max为125nm ，乙烷max为135nm。 由于在190~800nm无吸收

紫外吸收光谱的基本原理.

紫外吸收光谱的基本原理.
（4）、n→π*
n →π* 丙酮：280nm，15）ε≤100
饱和烃 σ→σ* ； 烯烃、炔烃 σ→σ*、π→π*； 脂肪醚σ→σ*、n →σ*； 醛酮 π→π* 、 n →σ* 、σ→ σ* 、 n → π*）
四、紫外光谱中常用的几个术语 1、发色基团和助色基团
发色基团：凡是能导致化合物在紫外及可见光区产 生吸收的基团，不论是否显示颜色都称 为发色基团。
§2 紫外吸收光谱的基本原理
一、紫外吸收光谱的产生
物质
电磁波1
电磁波 2
能量
n2
n1
ΔE=En2-En1=hν
二、紫外光谱的表示方法
A=log(I0/I1)
T= I1/I0 A=log(1/T)
A=εbc ε 为 摩 尔 吸 光 系 数 ， 它 是 浓 度 为 1mol/L 的 溶 液 在 1cm宽的吸收池中，在一定波长下测得的吸光度； c为物质的浓度，单位为mol/L； b为液层厚度，单位为cm。
三、分子轨道与电子跃迁的类型
1、分子轨道
分子轨道
成键分子轨道 反键分子轨道
分子轨道
σ 轨道 π 轨道 n轨道
σ 电子 π 电子 n电子
2、电子跃迁的类型
分子轨道能级高低次序： σ* > π* > n > π > σ
σ*
σ*
π*
π*
E
n
E
n
π σ
π
σ
（1）、σ→σ* λ＜ 150nm 、环丙烷 190nm
abcabcd变化增色减色3吸收带ar吸收带跃迁所产生bk吸收带k吸收带波长大于200nm吸收强度强10含有氧硫氮等杂原子的发色基团羰基硝基乙醛290nm17吸收波长长吸收强度低共轭双键跃迁所产生cb吸收带吸收波长长吸收强度低苯256nm215闭合环状共轭双键的跃迁所产生的在非极性溶剂中或气态时b吸收大带会出现精细结构但有一些芳香化合物的b吸收带往往没有精细结构极性溶剂的使用会使精细结构消失

紫外光谱分析基本原理

紫外光谱分析基本原理

TYPES OF TRANSITIONS
提示 分子轨道理论：一个成键轨道必定有一 个相应的反键轨道。通常外层电子均处 于分子轨道的基态，即成键轨道或非键 轨道上。
v Not
all transitions that are possible will be observed. Some electronic transitions are "forbidden" by certain selection rules. However, even forbidden transitions can be observed, but these are usually not very intense.
to *
Chromophore
lmax
Alkanes ~ 150 v__________________________
_____________________________
to *
Chromophore lmax ______________________ Alkenes ~ 175 Alkynes ~ 170 Carbonyls ~ 188 ________________________
真空 紫外区
近紫外区
可见光区
100nm
200nm
400nm
800nm
真空紫外区——波长范围在200nm以下的区域。 真空紫外区对普通有机物的结构分析的用处不大。 近紫外区——波长范围在200nm－400nm之间的区域。 近紫外区对有机物结构分析的用处最大。共轭体系以及 芳香族化合物在此区域内有吸收，是紫外光谱讨论的主要对 象。 可见光区——波长范围在400nm－800nm之间的区域。 可见光区与近紫外区基本上没有太大的差别， 只是光源不同，普通紫外区用氢灯，可见光区用钨丝灯。

紫外吸收光谱的基本原理

紫外吸收光谱的基本原理

紫外吸收光谱的基本原理，应用与其特点紫外吸收光谱的基本原理吸收光谱的产生许多无色透明的有机化合物，虽不吸收可见光，但往往能吸收紫外光。

如果用一束具有连续波长的紫外光照射有机化合物，这时紫外光中某些波长的光辐射就可以被该化合物的分子所吸收，若将不同波长的吸收光度记录下来，就可获的该化合物的紫外吸收光谱.紫外光谱的表示方法通常以波长λ为横轴、吸光度A（百分透光率T%）为纵轴作图，就可获的该化合物的紫外吸收光谱图。

吸光度A，表示单色光通过某一样品时被吸收的程度A=log(I0/I1), I0入射光强度，I1透过光强度；透光率也称透射率T，为透过光强度I1与入射光强度I0之比值，T= I1/I0透光率T与吸光度A的关系为A=log(1/T)根据朗伯-比尔定律，吸光度A与溶液浓度c成正比A=εbc ε为摩尔吸光系数，它是浓度为1mol/L的溶液在1cm的吸收池中，在一定波长下测得的吸光度，它表示物质对光能的吸收强度，是各种物质在一定波长下的特征常数，因而是检定化合物的重要数据；c为物质的浓度，单位为mol/L；b为液层厚度，单位为cm。

在紫外吸收光谱中常以吸收带最大吸收处波长λmax和该波长下的摩尔吸收系数εmax来表征化合物吸收特征。

吸收光谱反映了物质分子对不同波长紫外光的吸收能力。

吸收带的许多无色透明的有机化合物，虽不吸收可见光，但往往能吸收紫外光。

如果用一束具有连续波长的紫外光照射有机化合物，这时紫外光中某些波长的光辐射就可以被该化合物的分子所吸收，若将不同波长的吸收光度记录下来，就可获的该化合物的紫外吸收光谱.通常以波长λ为横轴、吸光度A（百分透光率T%）为纵轴作图，就可获的该化合物的紫外吸收光谱图。

吸光度A，表示单色光通过某一样品时被吸收的程度A=log(I0/I1), I0入射光强度，I1透过光强度；透光率也称透射率T，为透过光强度I1与入射光强度I0之比值，T= I1/I0透光率T与吸光度A的关系为A=log(1/T)根据朗伯-比尔定律，吸光度A与溶液浓度c成正比A=εbc ε为摩尔吸光系数，它是浓度为1mol/L的溶液在1cm的吸收池中，在一定波长下测得的吸光度，它表示物质对光能的吸收强度，是各种物质在一定波长下的特征常数，因而是检定化合物的重要数据；c为物质的浓度，单位为mol/L；b为液层厚度，单位为cm。

紫外可见吸收光谱法

紫外可见吸收光谱法
例：
-C-C- 如：乙烷: max=135nm C-H 如: 甲烷: max= 125nm
2) n * 跃迁
分子中未共用n电子跃迁到* 轨道
化合物种类：凡含有n电子的杂原子的饱和化合物
特点：跃迁所需要的能量较高
位置：远紫外光区和近紫外光区

150-250nm

ε=100 ～ 1000 L·cm-1 ·mol-1
Mn+-Lb- M(n+1)+-L(b+1)- (hν) [Fe3+-SCN-]2+ [Fe2+-SCN]2+ （这就是配合物λmax=490nm为血红色原因）
金属配合物的电荷转移吸收光谱，有三种类型：
1. 电子从配体到金属离子: 相当于金属的还原； 2. 电子从金属离子到配体； 产生这种跃迁的必要条件是金属离子容易被氧化
白炽光源: 热辐射光源：可见光区，340-2 500nm，影响因素：灯电压
如 钨丝灯和卤钨灯； 气体放电光源: 气体放电发光光源：紫外光
否相同。 在进行紫外光谱法分析时，必须正确选择溶剂。
三、紫外-可见分光光度计
光源 λ1、 λ2、 λ3、 …、 λn
分光系统
λmax
调制放大 记录系统→显示A
检测系统 光→电
I0→样品池→ It
紫外-可见分光光度计主要组成部件
光源
分光系统
样品池
检测系统
记录系统
1、光源
1.光源：提供入射光的元件。
3.电子从金属到金属
配合物中含有两种不同氧化态的金属时，电子可在其间转移，
这类配合物有很深的颜色，如普鲁士蓝 （磷、砷）钼蓝 H8 [SiMo2O5(Mo2O7)5 ]

紫外可见吸收光谱基本原理

紫外可见吸收光谱基本原理

n→π＊ < π→π＊ < n→σ＊ < σ→σ＊
11:51:47
2
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 <200 nm； 例：甲烷的λ max为125nm , 乙烷λ max为135nm 。 只能被真空紫外分光光度计检测到； 作为溶剂使用；
max(甲醇) max(水) max(氯仿)
n → p*跃迁：蓝移； ；
max(正己烷)
p → p* n → p*
230 329
11:51:47
238 315
237 309
243 305
溶剂的影响
苯 酰 丙 酮 1 1：乙醚 2：水
2
250
300
极性溶剂使精细结构 消失；
11:51:47
11:51:47
11:51:47
精品课件！
11:51:47
精品课件！
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(三) 金属离子影响下的配位体内π→π＊跃迁 金属离子的微扰，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。 茜素磺酸钠： 弱酸性介质：黄色（λ max=420nm） 弱碱性介质：紫红色（λ max=560nm ）
一、有机物吸收光谱与电子跃迁
（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*
E p 分子轨道理论：成键轨道—反键轨道。
s
H
C H
OnKR Nhomakorabeap*
E,B
n
p
s
当外层电子吸收紫外或可见辐射后，就从基态向激发态(反 键轨道)跃迁。主要有四种跃迁所需能量ΔΕ大小顺序为：

紫外光谱原理

紫外光谱原理

紫外光谱原理
紫外光谱 (UV-Vis光谱) 是一种常用的分析方法，用于研究物质在紫外和可见光波段的吸收和传输特性。

它基于原子和分子的电子能级跃迁现象，通过测量物质在不同波长下对光的吸收量来确定其分子结构和化学特性。

紫外光谱的原理是基于光与物质相互作用的概念。

当物质与光相互作用时，发生了能量的转移。

在可见光和紫外光波段，电子能级跃迁是最主要的转移方式。

当物质受到辐射时，部分电子从基态跃迁到激发态，吸收入射光的能量。

这个过程称为吸收。

吸收的能量与光的波长和物质本身的分子结构有关。

为了测量吸收谱，需要一个光源和一个光谱仪。

在紫外光谱仪中，质谱仪将光传输到样品中，并测量样品对光的吸收。

样品功率和入射光功率之间的差异被记录下来，并形成一个吸光度-波长曲线。

通常，紫外光谱的 X 轴是波长范围，单位可以是纳米(nm)或埃(Å)。

而 Y 轴是吸光度，可以是传统的吸光度(A)或其他相关的单位。

吸收最大峰的位置和波长，以及吸收峰的强度反映了样品的某些化学特性，例如分子结构和浓度。

总之，紫外光谱通过测量物质对光的吸收来研究其分子结构和化学特性。

通过分析吸收谱的波长和强度，可以获得有关样品性质的重要信息。

紫外光谱的基本原理

紫外光谱的基本原理

噻吩 231nm （ ε 7400）
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29
2.5 空间结构对紫外光谱的影响
2.5.1 空间位阻的影响
直立键 λmax ﹥平伏键 λmax
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2.5.2 顺反异构
双键或环上取代基在空间排列不同而形成的异构体。 反式 λmax ﹥ 顺式 λmax
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2.5.3 跨环效应
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10
2.2.2 烯、炔及其衍生物
非共轭 *跃迁， λmax位于190nm以下的远紫外区。
例如：乙烯 165nm（ε 15000），乙炔 173nm
C＝C与杂原子O、N、S、Cl相连，由于杂原子的助色 效应， λmax红移。
小结：C＝C，C≡C虽为生色团，但若不与强的
助色团N，S相连， *跃迁仍位于远
（2）220-250nm内显示强的吸收（近10000或更大），这 表明K带的存在，即存在共轭的两个不饱和键（共轭二烯 或、 不饱和醛、酮）
（3）250-290nm内显示中等强度吸收，且常显示不同程度 的精细结构，说明苯环或某些杂芳环的存在。
（4）250-350nm内显示中、低强度的吸收，说明羰基或共
9
同一碳原子上杂原子数目愈多， λmax愈向长波移动。
例如：CH3Cl 173nm，CH2Cl2 220nm， CHCl3237nm ，CCl4 257nm
小结：一般的饱和有机化合物在近紫外区无吸收， 不能将紫外吸收用于鉴定； 反之，它们在近紫外区对紫外线是透明的， 所以可用作紫外测定的良好溶剂。
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2.1.3紫外光谱表示法
1.紫外吸收带的强度 吸收强度标志着相应电子能级跃迁的几率，

紫外吸收光谱基本原理

紫外吸收光谱基本原理
具n 电子Байду номын сангаасπ电子的基团 产生n→ π*跃迁和π→ π*跃迁 跃迁E较低 例： C＝C；C＝O；C＝N；—N＝N—； NO2
13:04:14
注：当出现几个发色团共轭，则几个发色团所产生的 吸收带将消失，代之出现新的共轭吸收带，其波 长将比单个发色团的吸收波长长，强度也增强
2) 助色团：本身无紫外吸收，但可以使生色团吸收 峰加强同时使吸收峰长移的基团
13:04:14
1) 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<200 nm；
s*
例：甲烷的λmax为125nm ,
乙 烷λmax为135nm。 只能在真空环境被真空紫外
E K
R
E, B
p*
n
p
分光光度计检测到；
s
常作为溶剂使用
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)。如图所示
13:04:14
4) 增色效应和减色效应 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（吸收强度增强的效应）或 减色效应（吸收强度减小的效应)。 如图所示：
5) 强带和弱带 εmax>105 → 强带 εmin<103 → 弱带
13:04:14
2.物质对光的选择性吸收及吸收曲线
M + h → M *
M +热
基态
激发态
M + 荧光或磷光
E1 （△E） E2
E = E2 - E1 = h 量子化 ；选择性吸收
吸收曲线与最大吸收波

紫外吸收光谱的基本原理

紫外吸收光谱的基本原理

紫外吸收光谱的基本原理
紫外吸收光谱的基本原理是基于物质对紫外光的吸收特性。

当一束紫外光照射到被测物质上时，物质中的电子会吸收能量跃迁到高能级，形成激发态。

然后，电子会以辐射或非辐射的形式返回到基态，释放出吸收光的能量。

根据表达式A = log(I0/I)，其中A是吸光度，I0是入射光的强度，I是透射光的强度，可以得知吸光度与溶液中物质的浓度
成正比。

因此，可以通过测量吸光度的变化来确定物质的浓度。

在紫外吸收光谱中，常用的检测器是光电二极管或光电倍增管。

这些检测器可以测量透射光的强度，并将其转换为电信号进行处理。

紫外吸收光谱通常在200-400纳米的波长范围内进行测量。

这
个范围对应着紫外光的波长，因为紫外光的能量较高，能够引起物质中电子的激发跃迁。

通过测量样品在不同波长下的吸光度，可以得到紫外吸收光谱图。

从光谱图中可以得知物质在不同波长下的吸收峰，进而可以确定物质的分子结构、浓度以及反应动力学等信息。

总之，紫外吸收光谱是一种常用的分析方法，它通过测量物质对紫外光的吸收特性来分析物质的成分和性质。

紫外可见吸收光谱基本原理

紫外可见吸收光谱基本原理

305
300
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 O
np ; R带
p p ; K带
19:00:46
（二）生色团与助色团
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—CN等。 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。
19:00:46
苯环上助色基团对吸收带的影响
19:00:46
苯环上发色基团对吸收带的影响
19:00:46
(三) 溶剂对吸收光谱的影响
C
n<p
O
C
C
p
n > p
p
n n
p p
p
n
p
p p 极性
max(水)
C
O
非极性 极性
max(氯仿)
C
C
非极性
非极性 → 极性 n → p*跃迁：蓝移； ； p → p*跃迁：红移； ；
二、无机化合物的吸收光谱
金属配合物的紫外光谱产生机理主要有三种类型：
(一 )
d-d 配位场跃迁和 f – f 配位场跃迁

紫外可见吸收光谱基本原理

紫外可见吸收光谱基本原理

紫外可见吸收光谱基本原理紫外可见吸收光谱的基本原理是物质吸收紫外可见光时，电子从低能级跃迁到高能级，吸收的光子能量与吸收带的能带宽度相符合，形成吸收峰。

在可见光区域的吸收通常是由于电子跃迁引起的。

在紫外区域，主要发生的是电子的径向跃迁或电子对的激发，而在可见光区域主要发生的是π-π*跃迁或n-π*跃迁。

紫外光谱仪一般由光源、刺激器、样品室和检测器组成。

光源产生能量较高的紫外光，刺激器通过选择合适的波长、宽度和形状的光束，将光束转化成单色光；样品室用于放置待测样品，并调节光束的强度和位置；检测器可以将吸收光转化成电信号并输出。

在紫外可见吸收光谱实验中，一般使用的溶液法测定。

首先，将待测样品溶解在适当的溶剂中，通过稀释制备一系列不同浓度的溶液。

然后，将样品溶液放入光谱仪样品室中，设置好波长范围和扫描速度等参数。

通过扫描整个波长范围，记录吸收光谱曲线。

根据光谱曲线中的吸收峰，可以确定化合物的电子能级跃迁情况以及其浓度。

紫外可见吸收光谱的分析应用非常广泛。

其中一个重要的应用是定量分析。

根据光谱测得的吸光度和已知浓度的标准溶液数据，可以建立吸光度与浓度之间的标准曲线，通过测量待测样品的吸光度，即可根据标准曲线计算出待测样品的浓度。

这种方法可用于药物和环境分析中。

另一个重要的应用是结构分析。

不同的化合物因为其分子结构的不同，会吸收不同波长的光，形成各自独特的吸收光谱曲线。

通过比对待测样品的光谱特征与已知化合物的光谱特征，可以确定待测样品的结构和成分。

这种方法在有机化学和材料科学领域具有重要意义。

总之，紫外可见吸收光谱是一种广泛应用的分析技术，可以从电子能级跃迁角度解释物质的吸收特性。

它具有快速、灵敏、经济以及非破坏性等优点，在化学研究、药物分析、环境监测等领域发挥着重要作用。

紫外可见吸收光谱基本原理

紫外可见吸收光谱基本原理

p
R带max =205nm ；10-100
p
p
p
③不饱和醛酮 K带红移：165250nm R 带兰移：290310nm
165nm n p
n
p
p
p
cc
cO
cO
13:02:19
（4）芳香烃及其杂环化合物
苯：
E1 带 1 8 0 1 8 4 nm； =47000
E2 带 2 0 0 2 0 4 nm =7000 苯环上三个
13:02:19
苯环上助色基团对吸收带的影响
13:02:19
苯环上发色基团对吸收带的影响
13:02:19
(三) 溶剂对吸收光谱的影响
n<p
CO
p
C
C
n
p
>p
p
p
n
p
n
n
p
p p
CO
CC
非极性 极性
非极性 极性
n → p*跃迁：蓝移； ； p → p*跃迁：红移； ；
p → p*
max(正己烷)
第三章 紫外-可见吸收
光谱法
一、 有机化合物的 紫外可见吸收光谱
第二节
二、无机化合物的吸 收光谱
紫外-可见吸收光谱
13:02:18
一、有机物吸收光谱与电子跃迁
（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*
HC O
n
s
Hp
p*
K
R
E
E,B
n
p
分子轨道理论：成键轨道—反键轨道。
并，红移；
取代基使B带简化；

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

紫外吸收光谱基本原理

紫外吸收光谱基本原理
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图3.1 电子跃迁图
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• 其中б→б* 跃迁所需能量最大，n→π*及 配位场跃迁所需能量最小，因此，它们 的吸收带分别落在远紫外和可见光区。
• 从图中纵坐标可知π→π*及电荷迁移跃迁 产生的谱带强度最大，n→π*、n→б*跃 迁产生的谱带强度次之，配位跃迁的谱 带强度最小。
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一、有机化合物的紫外—可见吸收光谱 （一）电子跃迁类型
*
反键*轨道
*
反键*轨道
E
n→ * → * n→ * → *
n
N非键轨道
成键轨道
成键轨道
图3.2 分子的电子能级和跃迁
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4. n→π＊跃迁
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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
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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
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。
含有杂原子的双键化合物中杂原子的n电子 跃迁到π*轨道。
所需能量小，εmax很小，一般在小于100
L·mol-1·cm-1以上，属于弱吸收。
例如：丙酮 n→π*跃迁的λmax为280nm， εmax为: 10～30 L·mol-1·cm-1。

紫外可见吸收光谱仪 原理

紫外可见吸收光谱仪 原理

紫外可见吸收光谱仪原理
紫外可见吸收光谱仪原理。

紫外可见吸收光谱仪是一种常用的分析仪器，它可以用于测量物质在紫外和可见光区域的吸收特性。

其原理基于光的吸收现象，当物质受到特定波长的光照射时，会吸收光能量，使得物质的电子能级发生跃迁，从而产生吸收峰。

紫外可见吸收光谱仪利用这一原理来分析物质的成分和浓度。

在紫外可见吸收光谱仪中，光源会发出一束宽谱的光，经过样品后，检测器会测量透射光的强度。

然后通过比较样品前后透射光的强度差异，就可以得到样品在不同波长下的吸收特性。

根据比较得到的吸收峰的强度和波长，可以确定物质的浓度和化学结构。

紫外可见吸收光谱仪广泛应用于化学、生物、药物、环境等领域的分析实验中。

通过测量物质在紫外可见光区域的吸收特性，可以快速、准确地分析样品的成分和浓度，为科学研究和工程实践提供了重要的数据支持。

总之，紫外可见吸收光谱仪通过测量物质在紫外和可见光区域
的吸收特性，可以实现对物质成分和浓度的快速、准确分析，具有重要的应用价值和意义。

紫外光谱原理

紫外光谱原理

紫外光谱原理
紫外光谱是一种常用的分析方法，它利用物质对紫外光的吸收特性来进行定性和定量分析。

紫外光谱的原理是基于物质分子在紫外光照射下发生电子跃迁的现象。

在紫外光区域，分子中的价电子可以吸收能量，跃迁至较高能级的激发态。

根据分子的结构和化学键的性质，吸收的波长和强度会有所不同，因此可以通过测定物质在紫外光下的吸收情况来确定其结构和浓度。

紫外光谱的原理可以用简单的量子力学理论来解释。

根据量子力学，分子的能级是离散的，当分子处于基态时，价电子处于最低能级，此时不吸收紫外光。

当分子受到紫外光照射时，部分价电子会吸收能量，跃迁至激发态，形成吸收峰。

吸收峰的位置和强度与分子的结构和化学键有关，因此可以通过测定吸收峰的波长和吸收强度来推断物质的结构和浓度。

在紫外光谱分析中，常用的参数包括吸收峰的波长、吸收峰的强度和吸收峰的形状。

波长可以反映分子的电子跃迁能级，从而推断分子的结构特征；吸收强度可以反映物质的浓度，因此可以用来进行定量分析；而吸收峰的形状则可以提供有关分子内部相互作用的信息，如氢键、π-π共轭等。

紫外光谱的应用非常广泛，可以用于分析有机物、药物、生物大分子等各种类型的化合物。

在药物研发领域，紫外光谱常用于药物的纯度检验和含量测定；在环境监测领域，紫外光谱可以用于水质和大气污染物的监测；在生物化学研究中，紫外光谱可以用于蛋白质和核酸的结构分析。

总之，紫外光谱作为一种重要的分析技术，具有简单、快速、灵敏的特点，广泛应用于化学、生物、药物等领域。

通过对物质在紫外光下的吸收特性进行分析，可以获取大量有关物质结构和性质的信息，为科学研究和工程应用提供了重要的帮助。

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紫外吸收光谱的基本原理，应用与其特点
紫外吸收光谱的基本原理
吸收光谱的产生
许多无色透明的有机化合物，虽不吸收可见光，但往往能吸收紫外光。

如果用一束具有连续波长的紫外光照射有机化合物，这时紫外光中某些波长的光辐射就可以被该化合物的分子所吸收，若将不同波长的吸收光度记录下来，就可获的该化合物的紫外吸收光谱
紫外光谱的表示方法
通常以波长入为横轴、吸光度 A (百分透光率T% )为纵轴作图，就可获的该化合物的紫外吸收光谱图。

吸光度A，表示单色光通过某一样品时被吸收的程度A=log(l0/I1), 10 入射光强度，
11透过光强度；
透光率也称透射率T,为透过光强度I1与入射光强度I0之比值，T= I1/I0 透光率T与吸光度A 的关系为A=log(1/T)
根据朗伯-比尔定律，吸光度A与溶液浓度c成正比A= b e &为摩尔吸光系数，它是浓度为
1mol/L的溶液在1em的吸收池中，在一定波长下测得的吸光度，它表示物质对光能的吸收强度，是各种物质在一定波长下的特征常数，因而是检定化合物的重要数据；e为物质的浓度，单位为mol/L ; b为液层厚度，单位为cm。

在紫外吸收光谱中常以吸收带最大吸收处波长加ax和该波长下的摩尔吸收系数
max来表征化合物吸收特征。

吸收光谱反映了物质分子对不同波长紫外光的吸收能力。

吸收带的许多无色透明的有机化合物，虽不吸收可见光，但往往能吸收紫外光。

如果用一束具
有连续波长的紫外光照射有机化合物，这时紫外光中某些波长的光辐射就可以被该化合物的
分子所吸收，若将不同波长的吸收光度记录下来，就可获的该化合物的紫外吸收光谱•通常以波长入为横轴、吸光度 A (百分透光率T% )为纵轴作图，就可获的该化合物的紫外吸收光谱图。

吸光度A，表示单色光通过某一样品时被吸收的程度A=log(I0/I1), I0 入射光强度，
I1透过光强度；
透光率也称透射率T,为透过光强度I1与入射光强度I0之比值，T= I1/I0 透光率T与吸光度A 的关系为A=log(1/T)
根据朗伯-比尔定律，吸光度A与溶液浓度e成正比A= b e &为摩尔吸光系数，它是浓度为
1mol/L的溶液在1em的吸收池中，在一定波长下测得的吸光度，它表示物质对光能的吸收强度，是各种物质在一定波长下的特征常数，因而是检定化合物的重要数据；e为物质的浓度，单位为mol/L ；b为液层厚度，单位为em。

在紫外吸收光谱中常以吸收带最大吸收处波长加ax和该波长下的摩尔吸收系数
max来表征化合物吸收特征。

吸收光谱反映了物质分子对不同波长紫外光的吸收能力。

吸收带的形状、?max和max与吸光分子的结构有密切的关系。

各种有机化合形状、?max
和max与吸光分子的结构有密切的关系。

各种有机化合物的?max和max都有定值，
同类化合物的e max比较接近，处于一个范围。

紫外吸收光谱是由分子中价电子能级跃迁所产生的。

由于电子能级跃迁往往要引起分子
中核的运动状态的变化，因此在电子跃迁的同时，总是伴随着分子的振动能级和转动能级的跃迁。

考虑跃迁前的基态分子并不是全是处于最低振动和转动能级，而是分布在若干不同的
振动和转动能级上；而且电子跃迁后的分子也不全处于激发态的最低振动和转动能级，而是可达到较高的振动和转动能级，因此电子能级跃迁所产生的吸收线由于附加上振动能级和转动能级的跃迁而变成宽的吸收带。

此外，进行紫外光谱测定时，大多数采用液体或溶液试样。

液体中较强的分子间作用力，或溶液中的溶剂化作用都导致振动、转动精细结构的消失。

但
是在一定的条件下，如非极性溶剂的稀溶液或气体状态，仍可观察到紫外吸收光谱的振动及
转动精细结构。

分子轨道基本原理
根据分子轨道理论，当2个原子形成化学键时，原子轨道将进行线性组合形成分子轨道。

分子轨道具有分子的整体性，它将2个原子作为整体联系在一起，形成的分子轨道数等于所组合的原子轨道数。

例如两个外层只有1个S电子的原子结合成分子时，两个原子轨道可以
线性组合形成两个分子轨道，其中一个分子轨道的能量比相应的原子轨道能量低，称为成键分子轨道；另一个分子轨道的能量比相应的原子轨道能量高，称为反键分子轨道(反键轨道
常用*标出)。

分子轨道中最常见的有b轨道和n轨道两类。

b轨道是原子外层的S轨道与S轨道、
或Px轨道与Px轨道(沿x轴靠近时)线性组合形成的分子轨道。

成键b分子轨道的电子
云分呈圆柱型对称，电子云密集于两原子核之间；而反键b分子轨道的电子云在原子核之间
的分布比较稀疏，处于成键b轨道上的电子称为成键b电子，处于反键b轨道上的电子称
为反键b电子。

n轨道是原子最外层Py轨道或Pz轨道(沿x轴靠近时)线性组合形成的分子轨道。

成键n分子轨道的电子云分不呈圆柱型对称，但有一对对称，在此平面上电子云
密度等于零，而对称面的上下部空间则是电子云分布的主要区域。

反键n分子轨道的电子云
也有一对称面，但2个原子的电子云互相分离，处于成键n轨道的电子称为成键n电子，处
于反键n轨道的电子称为反键n电子。

含有氧、氮、硫等原子的有机化合物分子中，还存在未参与成键的电子对，常称为孤对电子。

孤对电子是非键电子，也称为n电子。

例如甲醇分子中的氧原子，其外层有6个电子，其中2个电子分别与碳原子和氢原子形成2个b键其余4个电子并未参与成键，仍处于原子轨道上，称为n 电子。

而n电子的原子轨道称为n轨道。

紫外吸收光谱的应用
1.定性分析
紫外吸收光谱在化合物定性鉴定方面的应用主要有以下几方面。

(1)把样品光谱图与被测物质的标准光谱图进行比较，判别是否为同一化合物。

(2)确定混合物中某一特定的组分是否存在或鉴定一个纯样品中是否含有其他杂质。

(3)推断化合物的骨架结构。

(4)判别顺反异构体、互变异构体•。

2.定量分析
与定性鉴定相比，紫外光谱法在定量分析领域有着更为重要和广泛的用途，其定量分析的依
据是朗伯-比尔定律。

含芳环的化合物以及带有共轭双键的化合物在紫外可见区有较强吸收，并且吸光度与化合物的浓度成正比，因而可用来进行定量分析。

对于在紫外或可见区本身无
吸收的化合物，可采用适当的化学反应，使其转化为在紫外或可见区有吸收的化合物进行测定。

紫外光谱分析对纯样品或含有其他不影响被测物分析的成分都有效，常用的分析测定方
法有工作曲线法、标准对照法等。

紫外吸收光谱的特点
1.灵敏度高
紫外一可见吸收光谱法是测量物质微量组分(1 %〜O. 001% )的常用方法。

其测定下限
可达10-6mol / L的痕量组分。

2.准确度高
可见吸收光谱法的相对误差一般为2%〜5%，采用精密的分光光度计测量，其相对误
差可低于I %。

用于常量组分的分析，紫外一可见吸收光谱法的准确性不及重量法和滴定分析法，但对于微量组分的分析，则完全可以满足要求。

匚
3.适用范围
几乎所有的无机离子和许多有机物都可以直接或间接地采用紫外一可见吸收光谱法进行分析测定。

4.操作简便，快捷【下载本文档，可以自由复制内容或自由编辑
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