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高分子材料研究方法--紫外可见吸收光谱 ppt课件

高分子材料研究方法--紫外可见吸收光谱 ppt课件

ppt课件
16
常用的是π→π*跃迁和n→π*，这两种跃迁都 需要分子中有不饱和基团提供π轨道。
n→π*跃迁与π→π*跃迁的比较如下：
π→π*
n→π*
吸收峰波长 与组成双键的
有关
原子种类基本无关
吸收强度 强吸收 104~105 弱吸收 ＜102
极性溶剂 向长波方向移动 向短波方向移动
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O:
例：H C
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10
分子轨道有σ、σ*、π、 π*、n 能量高低σ＜π＜n＜π*＜σ*
σ* π*
n → σ* π→π* n→π*跃迁
n
π
能
σ→σ*
量
σ
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11
主要有四种跃迁类型 跃迁所需能量为：
σ→σ* n→σ* π→π* n→π*
分子中电子的能级和跃迁
2
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不同波长的光
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L 4
A
图3-1 紫外可见吸收光谱示意图
末端吸收
最强峰
肩 峰
次强峰 峰谷
max
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min

5
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。
CH3Br λmax=204nm
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14
（3）π→π*跃迁
π电子跃迁到反键π* 轨道所产生的跃迁，这类跃迁 所需能量比σ→σ*跃迁小，若无共轭，与n→σ*跃迁 差不多。200nm左右

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，

紫外可见吸收光谱分析课件PPT

紫外可见吸收光谱分析课件PPT
紫外可见吸收光谱分析课件
目录
• 引言 • 基础知识 • 紫外可见吸收光谱分析原理 • 实验技术 • 应用实例 • 展望与未来发展
01
引言
课程目标
掌握紫外可见吸收光谱的基本原理和应用 学会使用紫外可见分光光度计进行实验操作 了解光谱分析在各个领域的应用和前景
课程大纲
第一章紫外可见Βιβλιοθήκη 收光谱的基本原理化学计量学
紫外可见吸收光谱在化学计量学中用于多元校正和模型构建，提高分析的准确 性和可靠性。
在生物学研究中的应用
生物分子相互作用
利用紫外可见吸收光谱可以研究生物分子之间的相互作用和结合 方式。
蛋白质结构分析
通过对蛋白质的紫外光谱进行分析，可以推断蛋白质的二级结构。
生物活性物质检测
紫外可见吸收光谱用于检测生物活性物质，如维生素、氨基酸等。
定量分析
通过测量物质在特定波长下的吸光度，可以计算 物质的浓度或含量。
吸收光谱的应用
01
有机化合物的鉴定
02
金属离子的测定
03
生物大分子的研究
通过比较已知化合物的吸收光谱， 可以鉴定未知有机化合物的结构。
通过测量金属离子在特定波长下 的吸光度，可以测定金属离子的 浓度。
通过分析生物大分子在紫外可见 区的吸收光谱，可以研究其结构 和功能。
第二章
紫外可见分光光度计的原理及使用方法
第三章
实验操作及数据分析
第四章
光谱分析的应用及前景
02
基础知识
光的性质
01
02
03
光的波动性
光是一种电磁波，具有波 动性质，包括振幅、频率 和波长等特征。
光的粒子性
光同时具有粒子性质，光 子是光的能量单位，可以 与物质发生相互作用。

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

紫外吸收光谱分析UVPPT课件

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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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
max
13000 10000 41 60 1000 150000 22 100 12
(2)空间阻碍使共轭体系破坏，max蓝移， max减小。
表 表4.5 2-4 - 及 ’ - 位有取代基的二苯乙烯化合物的紫外光谱 R H H CH 3 CH 3 C2H5 R’ H CH 3 CH 3 C2H5 C2H5 max 294 272 243.5 240 237.5
max
9
2.2 紫外-可见光谱的产生
通常由最高占有分子轨道中的一个电子在吸收适当波长的 辐射能量后，跃迁到最低未占有分子轨道，产生紫外-可见吸 收光谱。
在电子跃迁过程中吸收光的频率(υ )取决于分子的能级差：
式中：h——普朗克常数，6.626×10-34J· s； c—— 光速，2.9979×10nm· s-1；
2.n→σ *跃迁
实现这类跃迁所需要的能量较高，其吸收光谱在远紫外区和近紫外区， 杂原子如氧、氮、硫及卤素等均含有不成键n电子。含杂原子的化合物可以 产 生 n→σ * 跃 迁 。 如 甲 醇 ( 汽 态 )λ max=183nm ， ε =150 ； 三 甲 胺 ( 汽 态)λ max=227nm，ε =900；碘甲烷(己烷中) λ max=258nm，ε =380。
8
（三）吸收池 用于盛放分析试样，一般有石英和玻璃材料两 种。石英池适用于可见光区及紫外光区，玻璃吸收池只能用于 可见光区。为减少光的损失，吸收池的光学面必须完全垂直于 光束方向。 （四）检测器 检测信号、测量单色光透过溶液后光强度变化。 常用的检测器有光电池、光电管和光电倍增管等。硒光电 池对光的敏感范围为300~800nm，能产生可直接推动检流计的 光电流，但由于容易出现疲劳效应而只能用于低档的分光光度 计中；光电管在紫外-可见分光光度计上应用较为广泛；光电倍 增管是检测微弱光最常用的光电元件，它的 灵敏度比一般的光电管要高200倍，对光谱的精细结构有较好的 分辨能力。 （五）信号指示系统 放大信号并以适当方式指示或记录下来。 常用的信号指示装置有直读检流计、电位调节指零装置以 及数字显示或自动记录装置等。
红移 吸收峰向长波长移动
四、吸收峰强度变化
增色效应(hyperchromic effect) 吸收强度增加
减色效应(hypochromic effect) 吸收强度减小
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2.3.1 共轭效应的影响
(1) 电子共轭体系增大，max红移， max增大
表 4.4 多烯 的 *跃 迁 , H-(CH=CH)n -H 表2-3
4
5
6
2.1.4 紫外-可见分光光度计
现代的仪器均为双光束自动记录方式，配备有计算机数据处理系统， 进行谱图的存储，峰值检出，数据处理，谱图放大、缩小等功能。
图 2-2
在光源室内有氘灯(190 ～400nm)和碘钨灯(360～800nm)，两者在波 长扫描过程中自动切换。 7
紫外-可见分光光度计的基本结构是由五个部分组成：即光 源、单色器、吸收池、检测器和信号指示系统。 （一）光源 常用的光源有热辐射光源和气体放电光源两类。 热辐射光源用于可见光区，如钨丝灯和卤钨灯，可使用的 范围在340 ~ 2500nm ；气体放电光源用于紫外光区，如氢灯和 氘灯，可在160 ~ 375 nm范围内产生连续光源。 （二）单色器 能从光源辐射的复合光中分出单色光的光学装置， 其主要功能：产生光谱纯度高的波长且波长在紫外可见区域内 任意可调。 单色器一般由入射狭缝、准光器（透镜或凹面反射镜使入 射光成平行光）、色散元件、聚焦元件和出射狭缝等几部分组 成。其核心部分是色散元件，起分光的作用。单色器的性能直 接影响入射光的单色性，从而也影响到测定的灵敏度度、选择 性及校准曲线的线性关系等。 能起分光作用的色散元件主要是棱镜和光栅。
紫外-可见吸收光谱 UV-Vis
紫外-可见吸收光谱是利用某些物质的分子 吸收200 ~ 800 nm光谱区的辐射来进行分析表征 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，广泛用于无 机和有机化合物的结构表征和定量分析。
1
2.1 基本知识
2.1.1 紫外-可见吸收光谱的范围
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2.2.2 常用术语
1.生色团
从广义来说，所谓生色团，是指分子中可以吸收光子而产生电子跃迁 的原子基团。但是，人们通常将在近紫外及可见光区有特征吸收的基团或结 构系统定义为生色团，如 C＝O、C＝C、C＝N、N―N、N＝O、NO2、芳环等。 它们对应的跃迁形式是π →π *和n →π *。
表2-2 常见生色团的吸收光谱
2.2.1 电子能级跃迁类型
由电子跃迁产生的吸收带的波长取决于基态和激发态之 间的能级差。图2-4 为成键分子轨道 σ 、 π 键，非键轨道 n ， 以及反键 π * ， σ * 轨道的能级示意图。图中所示的四种电子 跃迁类型都是可能的。

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1.σ →σ *跃迁
饱和碳氢化合物仅含有 σ 电子，由σ 激发至 σ *轨道需要较大的能量， 在远紫外区产生吸收（λ max< 200nm）。 如丙烷 λ max=135nm ，环丙烷 λ max=190nm ，通常饱和烃在近紫外区无吸 收，可用作其他有机化合物的溶剂。
紫 外 - 可 见 吸 收 光 谱 (UV-Vis) 的 范 围 是 100 到 800nm (lnm=10-9m)。所有的有机化合物均在这一区域有吸收带。 100～200nm称为远紫外或真空紫外区，由于大气中的氧、 氮、二氧化碳、水等在这一区域有吸收，因此在测定这一范围 的光谱时，必须将光学系统抽成真空，然后充以一些惰性气体， 如氦、氖、氩等。鉴于真空紫外吸收光谱的研究需要昂贵的真 空紫外分光光度计，故在实际应用中受到一定的限制。 200～400nm范围称为近紫外区，许多化合物在这一区域产 生特征吸收。 400～800nm为可见光区，有些较大的共轭体系的吸收延伸 至该区。 我们通常所说的紫外-可见光谱，实际上是指近紫外和可见 光区，这些吸收带的位置和强度能够提供有用的结构信息。 2
跃迁类型
* * n* n*
n*， n*
n*， n* n* n* 15
2.助色团 有些含有杂原子的基团，如NH2、NR2、OR、SR、X、 SO3H、 CO2H等，它们本身在近紫外区无吸收，但连接到生色团上时， 会使生色团的λ max向长波方向移动(红移)，同时吸收强度增大。 对应于n →π * 跃迁。 3.红移和蓝移现象 红移现象：由于取代基或溶剂的影响使最大吸收峰向长波 方向移动的现象称为红移现象。 蓝移现象：由于取代基或溶剂的影响使最大吸收峰向短波 方向移动的现象称为蓝移现象。 4.增色和减色效应 增色效应：使值增加的效应称为增色效应。 减色效应：使值减少的效应称为减色效应。
max红移， max增加。
20
表 2-5 表 4.6 取 代 苯 的 - * 跃 迁 吸 收 特 性
取代苯 K- 吸 收 带 ma x (nm) C 6 H 5 -H C 6 H 5 -CH 3 C 6 H 5 -OH C 6 H 5 -NH 2 C 6 H 5 -NO 2 C 6 H 5 -CO CH3 C 6 H 5 -N(CH 3 ) 2 p-NO 2 , OH p-NO 2 , NH 2 251 314 373 14,000 13,000 16,800
共轭效应的结 果是电子离域到多 个原子之间，导致 * 能量降低， 同时跃迁几率增大， max增大。
n 1 2 3 4 5 6
max (nm) 180 217 268 304 334 364

max
10,000 21,000 34,000 64,000 121,000 138,000
18
27600 21000 12300 12000 11000
R' C R
19
C
2.3.2 取代基的影响
在光的作用下，有机化合物都有发生极化的趋向，即能转变为激发态。 当共轭双键的两端有容易使电子流动的基团(给电子基或吸电子基)时，极化
现象显著增加。
（1）给电子基：带有未共用电子对的原子的基团，如-NH2, -OH等。未
-CNH等。共轭体系中引入吸电子基团，也产生电子的永久性转移，max红 移。电子流动性增加，吸收强度增加。 吸电子基的作用强度顺序是：-N+(CH3)3>-NO2>-SO3H>-COH>-COO->COOH>-COOCH3>-Cl>-Br>-I
（3）给电子基与吸电子基同时存在：产生分子内电荷转移吸收，
3
2.1.3 溶剂
紫外 - 可见光谱一般是在相当稀的溶液 (10-2 ～ 10-6mol) 中测定的。在选择溶剂时需注意： (1)溶质易溶，两者不发生化学作用； (2) 具有适当的沸点，在测量过程中溶剂的挥发不至于 明显影响样品的浓度； (3) 具有适当的透光范围，不影响样品吸收曲线的测定 (见表2-1) (4)价廉易得，使用后易回收。
共用电子对的流动性很大，能够形成p-共轭，降低能量，max红移。 给电子基的给电子能力顺序为：-N(C2H5)2>-N(CH3)2>-NH2>-OH>-OCH3
>-NHCOCH3>-OCOCH3>-CH2CH2COOH>-H
（2）吸电子基：易吸引电子而使电子容易流动的基团，如：-NO2, -CO,
16
2.3 影响紫外-可见吸收光谱的因素
一、紫外吸收曲线的形状及影响因素 紫外吸收带通常是宽带，影响吸收带形状的因素有： 被测化合物的结构、测定的状态、测定的温度、溶剂的极性。 二、吸收强度及影响因素 能差因素： 能差小，跃迁几率大 空间位置因素： 处在相同的空间区域跃迁几率大 三、谱带位移