3.第三章、光谱分析解析
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第三章紫外可见吸收光谱法1.定义2.紫外吸收光谱的产生3.物质对光的选择性吸收4.电子跃迁与分子吸收光谱第一节概述11. 定义根据溶液中物质的分子或离子对紫外、可见光谱区辐射能的吸收来研究物质的组成和结构的方法,包括比色分析法与分光光度法。
◆比色分析法:比较有色溶液颜色深浅来确定物质含量的方法。
◆分光光度法:使用分光光度计进行吸收光谱分析测量的方法。
2/紫外-可见波长范围:(真空紫外区)◆远紫外光区:10-200 nm;◆近紫外光区:200-400 nm;◆可见光区:400-780 nm。
◆O2、N2、CO2、H2O等可吸收远紫外区(60-200 nm)电磁辐射。
◆测定远紫外区光谱时,须将光学系统抽真空,并充入惰性气体。
◆准确:近紫外-可见分光光度法(200-780 nm)。
3/方法特点:◆仪器较简单,价格较便宜;◆分析操作简单;◆分析速度较快。
4/紫外可见吸收光谱:分子中价电子能级跃迁(伴随着振动能级和转动能级跃迁)。
2. 紫外可见吸收光谱的产生价电子的定义?AB 电磁辐射5/◆分子内部三种运动形式:电子相对于原子核的运动;原子核在其平衡位置附近的相对振动;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(量子化,具有确定能量值)。
◆分子内能:包括电子能量E e、振动能量E v、转动能量Er 。
2.1 电子跃迁与分子吸收光谱6/分子的各能级:◆转动能级能量差:0.005~0.05 eV,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)。
◆振动能级能量差:0.05~1 eV,跃迁产生吸收光谱位于红外区(红外光谱或分子振动光谱)。
◆电子能级能量差:1~20 eV。
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)。
7/8/◆电子能级间跃迁的同时,总伴随有振动和转动能级间的跃迁。
◆电子光谱中总包含有振动/转动能级间跃迁产生的若干谱线而呈现宽谱带(带状光谱)。
第三章红外光谱分析法紫外-可见吸收光谱常用于研究具有共轭体系的有机化合物,而红外吸收谱则主要研究在振动中伴随偶极矩变化的化合物。
通常红外吸收带的波长位置与吸收谱带的强度,反映了分子结构上的特点,可用以鉴定未知物结构组成或确定其化学基团。
由于红外光谱分析特征性强,对气体、液体、固体均可分析,是鉴定有机化合物的最常用的方法之一。
常用的范围是400 - 4000cm-1。
一、红外吸收光谱的基本原理红外吸收光谱产生应满足两个条件:(1)辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量;(2)辐射与物质间有相互偶合作用。
分子在振动过程中必须有瞬间偶极矩的改变。
对称分子:没有偶极矩,辐射不能引起共振,无红外活性。
如:N2、O2、Cl2 等。
非对称分子:有偶极矩,红外活性。
分子的振动可近似看为一些用弹簧连接的小球的运动。
分子的振动能级(量子化): E振=(V+1/2)hnV:化学键的振动频率;n:振动量子数。
任意两个相邻的能级间的能量差为:K化学键的力常数,与键能和键长有关, m为双原子的折合质量 m =m1m2/(m1+m2)发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于键两端原子的折合质量和键的力常数,即取决于分子的结构特征。
多原子分子的振动多原子分子的振动较双原子分子振动复杂得多。
其振动的基本类型有伸缩振动(ν)和弯曲振动(δ)两大类。
伸缩振动是指原子沿键轴方向伸缩,使键长发生周期性变化的振动。
由于振动偶合作用,3个原子以上的基团还可分为对称伸缩振动和不对称伸缩振动,表示为ν对称和ν不对称。
弯曲振动又叫变形或变角振动,指基团键角发生周期性变化的振动。
弯曲振动的力常数较小,因此常出现在低频区。
红外吸收峰的强度主要取决于吸收过程中偶极矩的变化。
变化越大,吸收越强。
通常两个原子的电负性相差越大,吸收越强。
如C=O吸收峰是大多数红外谱图中吸收最强的峰。
二、基团频率与特征吸收峰组成分子的各个基团均有其特定的红外吸收区域。
根据化学健的性质,可将其分为四个区:4000 - 2500 cm-1 氢键区;2500 - 2000 cm-1 参键区;2000 - 1500 cm-1 双键区;1500 - 1000 cm-1 单键区。