紫外可见光分光光度法优秀课件

紫外可见光分光光 度法
一、电磁辐射和电磁波谱
1．电磁辐射（电磁波，光） ：以巨大速度通过空间、 不需要任何物质作为传播媒介的一种能量
2．电磁辐射的性质：具有波、粒二向性
➢ 波动性： ➢ 粒子性：
c ， 1
c
E h h c
注： ，E
3．电磁波谱：电磁辐射按波长顺序排列，称~。
分析方法
➢ 按能量交换方向分 ➢ 按作用结果不同分
吸收光谱法 发射光谱法 原子光谱→线状光谱 分子光谱→带状光谱
2．非光谱法：利用物质与电磁辐射的相互作用测定 电磁辐射的反射、折射、干涉、衍射和偏振等基 本性质变化的分析方法 分类：折射法、旋光法、比浊法、χ射线衍射法
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
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
吸收光谱
✓例：原子吸收光谱，分子吸收光谱
三、光谱法仪器——分光光度计
➢ 主要特点：三个基本单元组成
光源
单色器
样品池
记录显示装置
检测器
第四章 紫外-可见光光度法
第一节 基本原理和概念
一、紫外-可见吸收光谱的电子跃迁类型 二、相关的基本概念 三、吸收带类型和影响因素 四、影响吸收带的因素 五、朗伯－比尔定律
3．紫外-可见吸收光谱的产生 由于分子吸收紫外-可见光区的电磁辐射，分子中
价电子（或外层电子）的能级跃迁而产生 （吸收能量=两个跃迁能级之差）（三）发射ຫໍສະໝຸດ 谱M * 发光释放能量 M h
激发态
基态 光
✓例：γ-射线；x-射线；荧光
（四）吸收光谱
发射光谱
M h 吸收辐射能量 M *
基态 光
激发态
➢ 有机物：连有杂原子的饱和基团 ✓ 例：—OH，—OR，—NH—，—NR2—，—X
5．红移和蓝移： 由于化合物结构变化（共轭、引入助色团取代基） 或采用不同溶剂后 吸收峰位置向长波方向的移动，叫红移（长移） 吸收峰位置向短波方向移动，叫蓝移（紫移，短移）
一、紫外-可见吸收光谱的电子跃迁类型
➢ 预备知识：
✓ 价电子：σ电子 → 饱和的σ键 π电子 不饱和的π键 n电子
HC O
n
Hp
✓ 轨道：电子围绕原子或分子运动的几率 轨道不同，电子所具有能量不同
图示
✓ 基态与激发态：电子吸收能量，由基态→激发态 ✓ 成键轨道与反键轨道：σ<π<n <π*<σ*
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
→推测分子中可能存在的基团（分子结构鉴定）
二、相关的基本概念
1．吸收光谱（吸收曲线）： 不同波长光对样品作用不同，吸收强度不同 以λ~A作图 next
2．吸收光谱特征：定性依据 吸收峰→λmax 吸收谷→λmin 肩峰→λsh 末端吸收→饱和σ-σ跃迁产生
图示 back
3．生色团（发色团）：能吸收紫外-可见光的基团 ➢ 有机化合物：具有不饱和键和未成对电子的基团
红外吸收法、紫外-可见光吸收光谱法、分子荧光 和磷光光谱法
1．分子吸收光谱的产生——由能级间的跃迁引起 ✓ 能级：电子能级、振动能级、转动能级 ✓ 跃迁：电子受激发，从低能级转移到高能级的过程
E分 E电 E振 E转
能级差 E h h c
若用一连续的电磁辐射照射样品分子，将照射前后的 光强度变化转变为电信号并记录下来，就可得到光强 度变化对波长的关系曲线，即为分子吸收光谱
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
仅测定电磁辐射性质改变
原子光谱法：以测量气态原子或离子外层或内层 电子能级跃迁所产生的原子光谱为基础的成分分析 方法。
原子发射光谱法、原子吸收光谱法、原子荧光光谱 法以及X射线荧光光谱法
分子光谱法：由分子中电子能级、振动和转动能级的 变化，表现形式为带光谱。
➢ 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. 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
3. 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）
长
常见的电磁辐射与物质作用的术语：
吸收：是原子、分子或离子吸收光子的能量（等 于基态和激发态能量之差），从基态跃迁至激发 态的过程。
发射：是物质从激发态跃迁回基态，并以光的形 式释放出能量的过程。
散射：没涉及能量的交换。 拉曼散射：涉及能量的交换。
折射、反射、干涉、衍射
二、光学分析法及其分类
（一）分类： 1．光谱法：利用物质与电磁辐射作用时，物质内部 发生量子化能级跃迁而产生的吸收、发射或散射 辐射等电磁辐射的强度随波长变化的定性、定量
γ射线→ X 射线→紫外光→可见光→红外光→微波→无线电波
高能辐射区 γ射线 能量最高，来源于核能级跃迁
波长
χ射线 来自内层电子能级的跃迁
光学光谱区 紫外光 来自原子和分子外层电子能级的跃迁
可见光
红外光 来自分子振动和转动能级的跃迁
波谱区 微波
来自分子转动能级及电子自旋能级跃迁
无线电波 来自原子核自旋能级的跃迁
4. n → σ*跃迁：
➢ 含杂原子饱和基团（—OH，—NH2） ➢ E较大，λ150~250nm（真空紫外区）
✓ 按能量大小：σ→σ* > n →σ* > π→π* > n→π*
图示
➢注：
✓ 紫外光谱电子跃迁类型 ： n—π*跃迁 π—π*跃迁
✓ 饱和化合物无紫外吸收 ✓ 电子跃迁类型与分子结构及存在基团有密切联系 • 根据分子结构→推测可能产生的电子跃迁类型； • 根据吸收谱带波长和电子跃迁类型