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紫外吸收光谱法优秀课件

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紫外吸收光谱法()PPT课件

紫外吸收光谱法()PPT课件
能级相同，未参与成键的弧对电子。
2、电子跃迁的类型
• 根据分子轨道理论的计算结果，分子轨道能级的高 低次序如下： σ* > π* > n > π> σ
• 电子跃迁形式(有机化合物)主要有四种,见图2－5。
-
17
-
18
-
19
• 电子在不同轨道间跃迁所吸收的光辐射波长不同。 σ→σ*跃迁所需要的能量最高,吸收波长最短；
-
15
• 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并有精细结 构的吸收带。
• 溶液中的溶剂化作用及分子间作用力都能导致 振动、转动精细结构的消失。（Frank-Condon
原理）
§2.2-2 分子轨道与电子跃迁类型
-
16
1、 分子轨道
• σ分子轨道 见图2－3(P7) • π 分子轨道 见图2－4 (p7) • n（非键）电子：形成分子后的轨道能级与原子轨道
紫外区。π→π*和n→π* 处于近紫外区。
-
31
π→π*,n→π*所产生的吸收带可分为下述四种类型：
（1）R吸收带（n→π*）
由发色基团（如羰基、硝基）中未成键n电子向反键 π*轨道跃迁产生。（n→π*）
R吸收带的吸收波长比较长，但吸收强度很弱，常常易 被掩盖。
•例如：乙醛中 C=0的 n→π*，
0.8 ~ 1000 μm
0.1 ~ 100 cm
外层电子跃迁 振动与转动跃迁 转动跃迁、自旋跃迁
1 ~ 1000 m
核自旋跃迁
光谱类型 X 射线谱 电子光谱 电子光谱 电子光谱 红外光谱 微波谱、顺磁共振 核磁共振
-
5
• 后的光辐射强度（未被吸收的），可以得到一系列 不连续的谱线，称为原子吸收光谱。

第三章 紫外可见吸收光谱法

第三章 紫外可见吸收光谱法

3.金属离子影响下配体的 p → p* 跃迁 显色剂大多含有生色团和助色团，与金属离子 配位时，其共轭结构发生变化导致吸收光谱发生红 移或蓝移。 例：茜素磺酸钠 弱酸性－黄色－ λmax=420nm 弱碱性－紫红色－ λmax=560nm
pH为4~5时与Al３＋配位后，为红色，λmax=475nm，相对于 酸性茜素磺酸钠吸收峰红移，相对于碱性茜素磺酸钠吸收峰 蓝移。
480-490
490-500 500-560 560-580 580-610 610-650 650-780
绿蓝
蓝绿 绿 黄绿 黄
橙
红 红紫 紫 蓝
橙
红
绿蓝
蓝绿
3.特点：
(1) 灵敏度较高，可达10-4~10-7g/mL； (2) 准确度较高，一般为1% ~5%； (3) 仪器价格较低，操作简便、快速； (4)应用范围广。既能进行定量分析，又可进行 定性分析和结构分析；既可用于无机物化合 物分析，也可用于有机物化合物分析；还可 用于络合物组成、酸碱解离常数的测定等。
标准谱图库：46000种化合物紫外光谱的标准谱图 有一定局限性，需与红外、核磁、质谱等法相结合 进行准确鉴定。
(二)结构分析
紫外—可见吸收光谱中有机物发色体系信息分析的一般规律： (1)若在220～280nm内无吸收峰，可推断化合物不含苯环、共轭 双键、醛基、酮基、溴和碘(饱和脂肪族溴化物在200-210nm有 吸收)。
必须在配体的配位场作用下才可能产生;
一般的规律：轨道分裂能随场强增加而增加，吸 收峰波长则发生紫移。 例如：水合铜离子(Ⅱ)是浅蓝色的λmax=794nm ，而 它的氨络合物却是深蓝色的λmax=663nm 。
摩尔吸收系数ε很小，对定量分析意义不大。但可 用于络合物的结构及无机络合物的键合理论研究。

第五章 紫外-可见吸收光谱法(共73张PPT)

第五章 紫外-可见吸收光谱法(共73张PPT)
甲醇 n→σ*跃迁： λmax 183nm

π→π*跃迁：
所需能量较小，λ一般＞200nm，εmax ＞ 104。
不饱和基团（乙烯基、乙炔基）
不饱和烃、共轭烯烃和芳香烃类可发生此类跃迁。
乙烯 π→π*跃迁： λmax 165nm
丁二烯 π→π*跃迁： λmax 217nm

n→π*跃迁：
所需能量最小， λ >200nm，
这些能量是量子化的，只有光辐射的能量恰好等于两能级之间的
能量差时，才能被吸收。

分子内部三种能级跃迁所需 能量大小的顺序为：
ΔE电> ΔE振> ΔE转

分子的电子跃迁所吸收的能量比后二者大的多
1. ΔE电 约为1～20eV，所吸收的电磁辐射波长约为1240～
62nm，主要在紫外和可见光区。
2. ΔE振约为～1eV，相应的分子吸收光谱为红外光谱。
光的强度I0与透射光的强度I之比的对数值。
A＝lg I0/ I
T与A的关系：A＝－lgT
三、朗伯－比尔定律

朗伯－比尔定律是分子吸收光谱法定量分析的基础。
要求：能够提供足够强的连续辐射、有良好的稳定性、较长的使用

三、紫外-可见吸收光谱法的应用
第六节 紫外－可见吸收光谱的应用
光源不同：前者为锐线光源，如空心阴极灯；
由于化合物分子结构中取代基的引入或溶剂的改变使得吸收带的
强度即摩尔吸收系数εmax增大或减小的现象，称为增色效应或减色效
应。
三、紫外-可见光谱中的常见吸收带
1、R带：（基团radical）
含杂原子的不饱和基团的
n →π*跃迁产生
C＝O；C＝N；—N＝N—
特点：λmax 200~400nm，

常见有机化合物的紫外可见吸收光谱ppt课件

常见有机化合物的紫外可见吸收光谱ppt课件

火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂 拥而出 或留恋 财物， 要当机 立断， 披上浸 湿的衣 服或裹 上湿毛 毯、湿 被褥勇 敢地冲 出去
溶液的颜色与光吸收的关系
完全吸收
光谱示意 复合光 表观现象示意
完全透过
吸收黄色光
物质呈现颜色与吸收光波长的关系见下表。
火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂 拥而出 或留恋 财物， 要当机 立断， 披上浸 湿的衣 服或裹 上湿毛 毯、湿 被褥勇 敢地冲 出去
火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂 拥而出 或留恋 财物， 要当机 立断， 披上浸 湿的衣 服或裹 上湿毛 毯、湿 被褥勇 敢地冲 出去
第一节 基本原理
一、光的基本特性 1.光的波动性 光是一种电磁波，电磁波可以用周期T(s)、
频率‫( ע‬Hz)、波长λ(nm)和波数σ（cm-1） 等参数描述。它们之间的关系为： =1/T=c/λ‫ע‬ /c‫ע‬σ=1/λ=
互作用。
火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂 拥而出 或留恋 财物， 要当机 立断， 披上浸 湿的衣 服或裹 上湿毛 毯、湿 被褥勇 敢地冲 出去
4.偏离朗伯一比尔定律的原因
定量分析时，通常液层 厚度是相同的，按照比尔 定律，浓度与吸光度之间 的关系应该是一条通过直 角坐标原点的直线。但在 实际工作中，往往会偏离 线性而发生弯曲。
透光度T （透射比）Transmittance
定义透光度：
T It I0
T 取值为0.0 ~ 1.0 全部吸收 ~~~~ 全部透射
吸光度A (Absorbance）
定义吸光度 ：
A 取值为 0.0 ~∞
二者关系为：
A lg I 0 It
全部透射~~~全部吸收
A = lg(1/T) = -lgT

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

紫外吸收光谱法PPT讲稿

紫外吸收光谱法PPT讲稿
➢ 有机化合物：具有不饱和键和未成对电子的基团
具n 电子和π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—
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
4．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
续前
2．分子吸收光谱的分类： 分子内运动涉及三种跃迁能级，所需能量大小顺序
E电 E振 E转 E电 1 ~ 20ev 0.06 ~ 1.25m 紫外 可见吸收光谱 E振 0.05 ~ 1ev 25 ~ 1.25m 红外吸收光谱
E转 0.005 ~ 0.05ev 250 ~ 25m 远红外吸收光谱
✓ 基态与激发态：电子吸收能量，由基态→激发态 c ✓ 成键轨道与反键轨道：σ<π<n <π*<σ*
图示
b
➢ 电子跃迁类型：
1.σ→ σ*跃迁： ➢ 饱和烃（甲烷，乙烷） ➢ E很高，λ<150nm（远紫外区） 2. n → σ*跃迁： ➢ 含杂原子饱和基团（—OH，—NH2） ➢ E较大，λ150~250nm（真空紫外区） 3. π→ π*跃迁： ➢ 不饱和基团（—C＝C—，—C ＝ O ） ➢ E较小，λ~ 200nm ➢ 体系共轭，E更小，λ更大 4. n→ π*跃迁： ➢ 含杂原子不饱和基团（—C ≡N ，C＝ O ） ➢ E最小，λ 200~400nm（近紫外区）
3．光谱法与非光谱法的区别： ➢ 光谱法：内部能级发生变化
原子吸收/发射光谱法：原子外层电子能级跃迁 分子吸收/发射光谱法：分子外层电子能级跃迁 ➢ 非光谱法：内部能级不发生变化

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:

紫外吸收光谱分析UVPPT课件

21
当取代基上具有的非键电子的基团与苯环的π电子体系共轭相 连时，无论取代基具有吸电子作用还是供电子作用，都将在不同 程度上引起苯的E2带和B带的红移。
当引入的基团为助色基团时，取代基对吸收带的影响大小与 取代基的推电子能力有关。推电子能力越强，影响越大。顺序为 －O－＞－NH2＞－OCH3＞－OH＞－Br＞－Cl＞CH3
2.3.1 概述
紫外-可见吸收光谱（Ultraviolet and Visible Spectroscopy, UV-VIS）统称为电 子光谱。
紫外-可见吸收光谱法是利用某些物质的分子吸 收200～800nm光谱区的辐射来进行分析测定的 方法。这种分子吸收光谱产生于价电子和分子轨道 上的电子在电子能级间的跃迁，广泛用于有机和无 机物质的定性和定量测定。
图2.23 紫外—可见吸收曲线
3
2.3.2 紫外吸收光谱的基本原理
1 电子跃迁类型
（1）σ→σ* 跃迁 指处于成键轨道上的σ电子吸收
光子后被激发跃迁到σ*反键轨道
（2）n→σ* 跃迁 指分子中处于非键轨道上的n电
子吸收能量后向σ*反键轨道的跃迁
（3）π→π* 跃迁 指不饱和键中的π电子吸收光波
能量后跃迁到π*反键轨道。
9
iii B—带 B带（取自德文：benzenoid band, 苯型谱带）。它
是芳香族化合物的特征吸收带。是苯环振动及π→π*
重叠引起的。在230～270nm之间出现精细结构吸收， 又称苯的多重吸收，如图2.20。 iv E-带 E带（取自德文：ethylenic band，乙烯型谱带）。 它也是芳香族化合物的特征吸收之一（图2.25）。E带 可分为E1及E2两个吸收带，二者可以分别看成是苯环
对位—OCH3取代 +25
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若用一连续辐射的电磁波照 射分子，将照射前后光强度 的变化转变为电信号，并记 录下来，然后以波长为横坐 标，以电信号（吸光度 A） 为纵坐标，就可以得到一张 光强度变化对波长的关系曲 线图——分子吸收光谱图。
重组双功能水蛭素(RGD-Hirudin) 的紫外光谱图
几种有机化合物的分子吸收光谱图：（1）-胡罗卜素
吸光度的加和性
2、紫外光谱的表示方法：
（1）图示法： 常见的有：A－λ作图。 ε－λ或ℓgε－λ作图，波长λ的单位为nm 。
（2）数据表示法： 以谱带的最大吸收波长λ max 和 εmax（或ℓg εmax）作表格。
（3）对于测定物质组成不确定时，可以用百分透过率（T%）。
3、紫外—可见吸收光谱图
我们通常所说的紫外—可见光谱法，实际上是指近紫外-可见 光谱法。
见下图，为茴香醛的紫外-可见光谱图
CHO OMe
为什么分子的紫外－可见光谱不是线状光谱，而是带状光谱？
① 通常，分子是处在基态振动能级上。当用紫外-可见光照射 分子时，电子可以从基态激发到激发态的任一振动（或不 同的转动）能级上。因此，电子能级跃迁产生的吸收光谱， 包括了大量谱线，并由于这些谱线的重叠而成为连续的吸 收带。
3）远紫外区又称为真空紫外区，由于空气中的氧、 氮、二氧化碳和水对这个区域有吸收，远紫外光谱 的研究必须在绝对真空状态或充有其它惰性气体如 氩、氮等的情况下进行。 实际上惰性气体在远紫外区域内也有一定的吸收， 如氩在107nm以下，氮在60nm以下有吸收。由于技 术上的困难，远紫外区的光谱研究较少。
则 △ E电子 △ E振动 △ E转动 分子的总能量可以认为是这三种能量的总和：
E分子 = E电子 + E振动 + E转动
当用频率为的电磁波照射分子，而该分子的较高能级与较低能 级之差△E恰好等于该电磁波的能量 h时，即有 △ E = h （ h为普朗克常数） 此时，在微观上出现分子由较低的能级跃迁到较高的能级； 在宏观上则透射光的强度变小。
a-胡罗卜素 b-胡罗卜素 -胡罗卜素
（2）咖啡因 （3）阿斯匹林 （、分子轨道能级
根据分子轨道理论，分子轨道是由原子轨道组合而 成的，即原子轨道线性组合形成分子轨道（LCAO-MO)。
原子轨道和分子轨道都可以用电子运动的波函数来 描述。
以双原子为例，原子轨道ψA 和ψB 相互作用后形成 两个分子轨道Ψ1 和Ψ2
Ψ1 = ψA + ψ B Ψ2 = ψA - ψ B
一个是成键轨道，比原来的分子轨道能量低，另一 个为反键轨道，比原来的原子轨道能量高，其轨道能 级描述如图所示：
除了成键分子轨道和反键轨道外，含杂原子（O、N、S、卤素等） 的分子中还存在未分享电子对居于非键分子轨道（n）中。
各种电子跃迁相应的吸收峰和能量示意图
2、紫外－可见光可分为3个区域
远紫外区 100 — 200nm 近紫外区 200 — 400nm 可见区 400 — 800nm
1）大量的工作集中在对近紫外区的研究，近紫外区的 光谱涉及绝大多数共轭的有机分子中价电子跃迁，对 分子结构鉴定有着十分重要的意义。
2）可见区的光谱：有色物质在这个区域内有吸收。
2）电子的跃迁能差约为1～20 eV，比分子振动能级差要大 几十倍，所吸收光的波长约为12.5 ～ 0.06m，主要在真 空紫外到可见光区，对应形成的光谱，称为电子光谱或紫 外–可见吸收光谱。
通常，分子是处在基态振动能级上。当用紫外-可见光照射分 子时，电子可以从基态激发到激发态的任一振动（或不同 的转动）能级上。
2、分子吸收光谱类型
根据吸收电磁波的范围不同，可将分子吸收光谱分为远 红外光谱、红外光谱及紫外-可见光谱三类。
1）分子的转动能级差一般在0.005～0.05eV。产生此能级的 跃迁，需吸收波长约为250～25m的远红外光，因此，形成的 光谱称为转动光谱或远红外光谱。
分子的振动能级差一般在0.05～1eV，需吸收波长约为25～ 1.25m的红外光才能产生跃迁。在分子振动的同时有分子的 转动运动。这样，分子振动产生的吸收光谱中，包括转动光 谱，故常称为振动-转动光谱。由于它吸收的能量处于红外光 区，故又称红外光谱。
二、分子吸收光谱
1、分子吸收光谱的产生
在分子中，除了电子相对于原子核的运动外，还有核 间相对位移引起的振动和转动。这三种运动能量都是量 子化的，并对应有一定能级。下图为分子的能级示意图。
B
电子能级
转动能级
振动能级
A
分子中电子能级、振动能级和转动能级示意图
若用 △E电子、 △ E振动、 △ E转动 分别表示电子能级差、振动能级差、转动能级差
能 量
/nm
n*
*
n*
* *
*
*反键轨轨道 *反键道
n非键轨道 成键轨道 成键轨道
200
300
400
显然，可能的电子跃迁有6种，但*和*的跃迁几率很 低，因此，只研究另外四种跃迁类型。
现以C=O为例来说明电子的跃迁类型（如下图）
2、电子跃迁类型
电子的跃迁方式有以下几种： *、 n*、 * 、 n* ，跃迁能量也依次递减。
② 又因为绝大多数的分子光谱分析，都是用液体样品，加之 仪器的分辨率有限，因而使记录所得电子光谱的谱带变宽。
三、紫外光谱图
1、吸光强度
按Beer-Lambert定律，A=lg（1/T）=ε×c×l 吸光度A在一定波长下与物质的量浓度c(mol／L)成正 比，即与吸收辐射能的分子数成正比；T为透光率，ε 是摩尔吸收系数，单位是L·mol-1·cm-1，1表示透射光程 长为1cm。所以，如果在同一溶液中含有两种以上有 吸收辐射作用的分子存在时，该溶液在这个波长的吸 光度等于在这个波长有吸收的各种分子的吸光度总和。
紫外吸收光谱法
第一节 紫外吸收光谱概述
一、紫外—可见吸收光谱(UV-Vis) 1、定义
紫外—可见吸收光谱是分子吸收紫外—可见光区 200800nm的电磁波而产生的吸收光谱，简称紫外光谱(UV)。
200-800nm数量级能量的吸收，可以导致分子的价电子 由基态(So)跃迁到高能量的激发态( S1，S2，…)，过去曾 将由电子跃迁产生的吸收光谱称为电子光谱。