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归纳有机波谱解析-第二章 紫外光谱.ppt

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紫外光谱课件PPT

紫外光谱课件PPT

光源
提供紫外光，通常使用氘灯或 汞灯。
单色器
将光源发出的光色散成单色光 ，以满足光谱测量的需要。
实验操作流程
样品准备
根据实验要求，准备待测样品，确保样品 纯净且浓度适中。
数据记录
实时记录光谱数据，为后续分析提供依据 。
光谱设置
根据实验目的，设置光谱范围、扫描速度 等参数。
测量光谱
将待测样品放入样品池，启动仪器进行光 谱测量。
环境监测
紫外光谱可用于检测空气和水体 中的有害物质，如臭氧、氮氧化 物、酚类化合物等。
生物医学研究
紫外光谱可以用于研究生物大分 子的结构和功能，如蛋白质、核 酸等，对于生物医学研究具有重 要的意义。
02
紫外光谱的基本原理
分子吸收光谱的产生
Hale Waihona Puke 分子吸收光谱的产生是由于分子内部能级之间的跃迁。当特 定频率的光照射到物质上时，物质分子能够吸收特定频率的 光，导致分子内部能级发生跃迁，从而产生吸收光谱。
未来紫外光谱的发展方向
随着科技的不断进步，紫外光谱技术将不断发展和完善，提高检测精度和 灵敏度，拓展应用范围。
新型的紫外光谱技术将不断涌现，如表面增强拉曼光谱、光子晶体等，这 些技术将为紫外光谱的应用提供更多可能性。
紫外光谱与其他分析技术的联用将成为一个重要的发展方向，如与质谱、 红外光谱等技术的联用，能够实现更全面、准确的分析。
影响因素
谱线强度受到多种因素的影响，如温 度、压强、物质的浓度等。在一定的 条件下，谱线强度与物质的浓度成正 比关系，因此可以通过测量谱线强度 来测定物质的浓度。
03
紫外光谱的实验技术
实验设备与仪器
紫外光谱仪
用于测量物质在紫外区的吸收 光谱，是进行紫外光谱实验的

波谱分析紫外光谱(研究生)PPT课件

波谱分析紫外光谱(研究生)PPT课件
44
(3). 吸收池
样品室放置各种类型的吸收池（比色皿）和相 应的池架附件。吸收池主要有石英池和玻璃池两种 。在紫外区须采用石英池，可见区一般用玻璃池。
有0.1-10cm多种规格，以1cm的最常用。
45
(4). 检测系统
利用光电效应将透过吸收池的光信号变成可 测的电信号，常用的有光电池、光电管或光电倍 增管。
子或原子团，一般为带有孤电子对的基团，如-OH, -OR, -
NHR, -SH, -SR, -X。
O
OH
Cl
N
16
(3)红移(Red shift)：吸收带的最大吸收波长向长波方向移动 的效应。
(4)蓝移(Blue shift)：吸收带的最大吸收波长向短波方向移动 的效应。
(5)增色效应(Hyperchromic effect)：使吸收带强度增加的效 应。
紫外可见光谱一般简称紫外光谱（UV)。
7
1.1.1 紫外吸收的产生
光是电磁波，光的能量(E)用波长(λ)或频率(ν) 表示
光的能量与波长成反比，与频率成正比，波长越长，能 量越低，频率越高，能量越高。
8
分子绕其重心转动---转动 能---转动能级
能级 差逐
分子内原子在平衡位置附 渐增 近振动---振动能---振动能 大
起源：均由苯环的π-π*跃迁引起，是苯环的UV特征 吸收。 特点：
①B带为宽峰 ，有精细结构 (苯的B带在230－ 270nm，中心在254nm)
εmax偏低：200＜ε＜1500 (苯的ε为215)； ② E1带特强(εmax ＞10000) , λmax 184nm；
E2 带 中 等 强 度 (2000 ＜ εmax ＜ 10000),λmax 203nm。

有机波谱分析 第二章-紫外光谱

有机波谱分析 第二章-紫外光谱

吸收曲线表示化合物的紫外吸收情况。
§2.1 紫外光谱的基本知识
几点说明： （1）当分子中的电子在向较高电子能级跃迁的过程中，同时发生振动
或转动能级的变化，因此产生的谱线不是一条而是无谱带（峰），这种光谱很容易用峰顶的 位置（λmax）及其吸收强度（εmax，消光系数或摩尔吸收系数）来 描述。例如，对甲苯乙酮，λCH3OHmax＝252nm，εmax＝12300
二有机分子中价电子及电子跃迁的类型1形成单键的电子2形成不饱和键的电子3氧氮硫卤素等杂原子上的未成键的n电子n电子cho?电子?电子21紫外光谱的基本知识根据分子轨道理论当两个原子结合成分子时两个原子的原子轨道线性组合成两个分子轨道其中一个具有较低的能量叫做成键轨道另一个具有较高的能量叫做反键轨道
第二章
于远紫外区，一般出现在200nm附近，受杂原子性质的影响较大。
（4） *跃迁
是单键中的σ电子在σ成键和反键轨道间的跃迁。因σ和σ*之间的能级差最大，所以 σ→σ*跃迁需要较高的能量，相应的激发光波长较短，在150～160nm范围，落在远紫 外光区域，超出了一般紫外分光光度计的检测范围。
（5） 电荷迁移跃迁
§2.1 紫外光谱的基本知识
分子轨道分为成键σ 轨道、反键σ *轨道、成键π 轨道、反键 π * 轨道和n轨道，轨道能量高低顺序为： σ <π <n<π *<σ *
*
* E n

3. 电子跃迁类型

电子跃迁的类型有： *, *, n *, n *。
各类电子跃迁的能量大小见上图。
用光照射化合物时，电子从给予体向与接受体相联系的轨道上的跃迁称为电荷迁 移跃迁。这种跃迁谱带较宽，吸收强度大。
R1 N R

紫外光谱详解 65页PPT文档

紫外光谱详解 65页PPT文档
返回
影响紫外吸收的因素
共轭体系的形成使吸收红移 取代基效应 超共轭效应 ：烷基与共轭体系相连时，可以使波长产生少量红移 空间效应：空间位阻，构型，构象，跨环效应 跃迁的类型 外部因素：溶剂效应 ，温度，PH值影响
返回
共轭效应
π*
E
E
π
返回
CH3CH=CHCH=CH2
O (CH3)2C=CH-C-CH3
颜色与波长的关系
返回
光谱的形成（示意图）
返回
电子跃迁
返回
郎伯-比耳定理
A = log(I0/I1 ) = log(1/T ) = .c.l
吸光度A 透射率T
透过光强度I1 入射光强度I0
ε 为摩尔吸收系数
c, 溶液的浓度
l为光在溶液中经过的距离（比色池的厚度）
返回
返回
郎伯-比耳定理中常用符号和术语
O C-H
lmax 223nm( 22600) lmax(K) 234nm( 14000) lmax(K) 244nm( 15000)
溶剂效应
π π*
n π*
Δ En
非极性溶剂
Δ Ep
极性溶剂
Δ En
非极性溶剂
Δ Ep
极性溶剂
极性增大使π—π*红移，n—π*跃迁蓝移，精细结构消失
溶剂效应对丙酮紫外吸收的影响
紫外光谱
紫外光谱
光谱的基本原理 仪器装置 实验技术 紫外吸收与分子结构关系 应用
基本原理
电磁波谱
光谱的形成（示意图）：分子在入射光的作用
下发生了价电子的跃迁，吸收了特定波长的光波形成。
郎伯-比耳定理
电子跃迁的类型

《紫外光谱课程》ppt课件

《紫外光谱课程》ppt课件
如醛、酮类化合物，n→л*跃迁所需能量较低， 对应波长范围270～290nm，为禁阻跃迁，出现弱 吸收带。谱峰摩尔吸收系数较低，在10～100范 围内.
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：
例:18甲8n烷m σ→σ*跃迁 吸收在125- nm CH3Iσ→σ*跃迁 吸收在150-210 nm n→σ*跃迁 259nm 。
n 电子较σ电子易激发，跃迁所需能量比σ→σ*跃 迁稍低，多数约在200nm左右。
较小半径杂原子(O,N) 170～180nm 较大半径杂原子(S,X) 220～250nm
2. 紫外光谱图及表示方法
或lg
横坐标：波长λ 〔nm〕
纵坐标：A, , log , T最%大吸收波长： max
最大吸收峰 值： max
例：丙酮
正己烷
max = 279nm
nm
(l正g己ε烷=4.0 )
max = 279nm (ε104 )
中心三要素：吸收峰的位置、吸收强度和外形
〔1〕吸收光谱的波长分布是由产生谱带的跃迁能 级间的能量差所决议，反映了分子内部能级分布情 况，是物质定性的根据；
2.1 紫外光谱根本原理
2.2.1 电子光谱的产生 物质分子内部三种运动方式： 〔1〕电子相对于原子核的运动； 〔2〕原子核在其平衡位置附近的相对振 动； 〔分3子〕具分有子三种本不身同绕能其级重：心电的子能转级动、。振动能级
和转动能级，如下图
双原子分子的三种能级跃迁表示图
E1
E电子能级 V振动能级 R转动能级
max
₃
165nm 217nm ₂
₁
2. N→Q跃迁:是分子未成键的n电子激发到反键轨道 的跃迁，包括n→σ*跃迁及n→π*跃迁。

《紫外光谱》PPT幻灯片PPT

《紫外光谱》PPT幻灯片PPT
❖R带:
➢n→π*跃迁所产生的吸收带。 ➢以德文Radikl (基团)得名；
➢发色团是分子中的p→π共轭系统(如C＝O、-N＝O、
-NO2、-N＝N-，-CHO等； ➢特点：吸收峰强度很弱 (εmax<100)，λ max 250-500 nm。
➢如：CH3CHO λmax 291nm (ε11) CH2=CH-CHO λmax 315nm(ε14)
不到吸收信号。（ n→σ * 、 n→π * ）
二、紫外光谱中一些常用术语
发色团
分子中能产生π→π* 或 n→π*跃迁的不饱和基团称为发色团。 如C＝C、C＝O 、-N＝N-、-NO2等。具体例子可参考表1-2。
助色团
指含有孤对电子的杂原子饱和基团。 本身在紫外可见光范围内不产生吸收，但当它们与发色团相连 时，使该发色团的吸收峰向长波方向移动，并使吸收强度增加的 基团。如-OH、-NR2、-OR、-SH、-SR、-X等。如苯环
《紫外光谱》PPT幻灯片PPT
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定义
➢是应用现代波谱分析技术鉴定或阐明有机 化合物，特别是天然有机化合物化学结构的 一门学科。
The Research History of Quinine
• 17世纪开始，印第安人用金鸡纳树皮治疗疟疾； • 1820年，Pelletier和Caventou揭示金鸡纳霜的活性成分是
紫外吸收光谱：电子跃迁光谱(200400 nm)，可用于结构鉴定 和定量分析。 可见吸收光谱：电子跃迁光谱(400800 nm)，主要用于有色物 质的定量分析。
紫外-可见 吸收光谱
红外吸收光谱：分子振动光谱，吸收光波长范围2.525 m ，主要用于有机化合物结构鉴定。

有机波谱解析-第二章 紫外光谱

中，极性溶剂对电荷分散体系的稳定能力使激发态的能量降低 程度大于基态能量降低程度。导致，△E较在非极性溶剂中减 小，吸收带红移。
C
Hale Waihona Puke n<pOC
C
p*
n > p p*
n
n C
p* p
p*
n
p n 非极性
p
O 非极性
C C
p
极性
极性
n → p*跃迁：兰移； ； pp np
（4）尽量和文献中所用的溶剂一致。
（5）溶剂挥发性小、不易燃、无毒性、价格便宜。
5. 电子跃迁的类型
紫外吸收光谱是由价电子的能级跃迁而产生的，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* n p* H C O
s
p E 分子轨道理论：成键轨道—反键轨道。
各种电子能级的能量及电子跃迁类型如右图
3. 紫 外 光 谱 图
横坐标：波长或频率 纵坐标：吸光度（A) 或 透过率(T)
紫外光谱（图）的特点： 吸收谱带少； 吸收谱带宽； 通常以谱带吸收最强的波长表示谱带位置，称 为最大吸收波长（λmax) ，是分子的特征常数， 与分子电子结构相关，可推测化合物中生色团类 型和共轭大小； 吸收强度以最大吸收波长处的摩尔吸光系数 （εmax）表示，也是分子特征常数和鉴定化合物 的重要依据。
H H c H
取代基 红移距离 -SR 45(nm)
c H
max=162nm 助色基团取代 p
-NR2 40(nm) -OR 30(nm)
p*（K带)发生红移。
-Cl 5(nm) CH3 5(nm)
（2）共轭烯烃中的
p → p*

波谱分析第二章03,04有机化合物紫外光谱解析


邻 3 7 0 2 13 20
间 3 7 0 2 13 20
对 10 25 10 15 58 85
例1
CO O H
Y= OH X=NH2
基值 取代值
230 nm 58 nm 288 nm
NH2
实测 288 nm
例2 计算4－乙酰氨基苯甲醛 CH3CONH 的K吸收带。
基值 对位NHAc取代 计算值 实测值 250nm 45nm 295nm 292nm
10
35 35 6 15 25
β
12
30 30 6 12 30 80 95
γ
18
17 50 6 12 25

18
31 50 6 12 25
溶剂校正：
二氧六环 +5nm 乙醚 ＋7nm
氯仿 水
＋1nm －8nm
例1
例2
O
基值 烷基取代 α β
215nm 10 nm（=1*10） 12 nm（=1*12） 计算 实测
10～1000
π4 π*
*
π* π3 n π2 π π
*
εmax
n
随着与羰基共轭数目的增加， π→π* 跃迁能量不断降低，K带 迅速红移,且吸收强度增加。 n→π* 跃迁因共轭链的增加影 响较小。
π1
C=C
C=O
C=C
C=O
不饱和羰基分子轨道和电子跃迁
α，β不饱和羧酸及其衍生物
R带比相应醛酮显著地紫移。 RCO-X中，X基团中n占据p轨道与 羰基π轨道发生p－π共轭效应， 形成多电子的大π体系。 X基团的亲电诱导效应羰基n轨道 能级轨道略有降低。 由于反键轨道能级较高，K带也 发生紫移。 烷基取代的α，β不饱和羧酸及 其衍生物，由于 －π共轭效应， K带向红移动。

紫外光谱ppt课件

ch239248223253248249nm265265265265237237nm513不饱和酮cccoccco电子转移220260nm330nmchchcho220cm115000322cm128不饱和醛酮酸酯max的经验参数woodward规则不饱和醛207nm不饱和酮215nm不饱和六员环酮215nm不饱和五员环酮202nm不饱和酸或酯193nm增加值共轭双键30nm烷基或环基10nm12nm或更高18nmoh50nmoac31nmsr85nmcl12nmbr30nmnr1r295nm环外双键5nm40nm不饱和羰基化合物的k带可用woodward规则计算其计算方法与共轭烯烃相似21524239237215102252242151012237236表中数据是在甲醇或乙醇溶剂中测得非极性溶剂中测试与计算值比较需加上溶剂校正值
一般紫外仪包括近紫外区和可见区两部分（200-800 nm)
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4
2. 紫外光谱表示法
溶液对单色光的吸收程度遵守Lambert-Beer 定律。 A = log ( Io / I ) = Kc l
A为吸光度(光密度), K为吸光系数, l为吸收池厚度, c为溶液的浓度。
吸光系数K的表示方法：
σ→σ* ～150nm n→σ* ～200nm π→π* ～200nm n→π* ～300nm
吸收能量的次序为：
σ→σ*＞n→σ*≥π→π*＞n→π*
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18
3.2.2 紫外光谱的谱带类型
（1）R 带(基团型): 含杂原子的不饱和基团n*跃迁产生，特征是吸收峰在较长波 长范围（250-500nm) ,吸收强度弱 ε< 100 (log <2);如C=O, -N=O, -NO2等发色 团。

紫外可见光光谱分析PPT课件


只能被真空紫外分光光度计检测到；
*
作为溶剂使用；
*
E K
R
n
E,B
第15页/共58页
b. n →σ*跃迁：
含非键电子(n电子)的饱和烃衍生物(含N、O、S和卤素等杂原子) ，它们除了 有σ→σ*跃迁外，还有n→σ*跃迁。跃迁能量较低，一般在200nm左右。
原子半径较大的硫或碘的衍生物n电子的能级较高，
第32页/共58页
一般来说，溶剂对于产生* 跃迁谱带的影响 表现为：溶剂的极性越强，谱带越向长波长方向位移。 这是由于大多数能发生* 跃迁的分子，激发态的极性 总是比基态极性大，因而激发态与极性溶剂之间发生相 互作用而导致的能量降低的程度就要比极性小的基态与 极性溶剂发生作用而降低的能量大，因此要实现这一跃 迁的能量也就小了。
第5页/共58页
一、紫外-可见光光谱的基本原理
分子可以吸收紫外-可见光区200-800nm的电磁波而产生的吸收光谱称紫外-可见 吸收光谱(Ultraviolet-Visible Absorption Spectra), 简称紫外光谱(UV)。
紫外可见光可分为3个区域: 远紫外区 10 - 190nm; 紫外区 190 - 400nm; 可见区 400 - 800nm;
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、乙炔基、亚硝基、偶氮基—N＝N—等
第22页/共58页
b. 助色基(团)： 有一些含有n电子的基团(如-OH、-OR、-NH２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。
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键轨道)跃迁。主要有四种跃迁所需能量ΔΕ大小顺序为：
n→π＊ < π→π＊ < n→σ＊ < σ→σ＊
有机波谱解析
6. 紫外光谱中常用的名词术语
生色团（又叫发色团）： 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：
波长范围：10-800 nm. (1) 远紫外光区（真空紫外区）: 10-200nm (2) 近紫外光区: 200-400nm (3) 可见光区: 400-800nm
可用于结构鉴定和定量分析。
电子跃迁的同时，伴随着振动、转动能级的跃迁;带状光谱。
有机波谱解析
2. 朗伯-比尔定律
定律：被吸收的入射光的分数正比于光程中吸 收物质的分子数目；对于溶液，如果溶剂不吸收， 则被溶液所吸收的光的分数正比于溶液的浓度和光 在溶液中经过的距离。公式表示如下：
剂使最大吸收波长λmax和吸
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)。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 或减色效应，如图所示。
有机波谱解析
吸收带：吸收峰在紫外区域中的位置
R 带(基团型): 主要 n →π* ，ε< 100, λ> 270nm;
K 带(共轭型): π→π*引起，ε>104；一般在 210-250 nm；
B 带(苯型): 专指苯环π→π*，在230-270 nm形成多重峰；
E 带(乙烯型): 产生于π→π*，可看成苯环中π电子相互作用
而导致激发态能量裂分的结果。 分为E1和E2，E1=184(ε＞104); E2=204(ε≈103);
有机波谱解析
优点：快速，灵敏度高，应用广泛，对 全部金属及大部分有机化合物进行测定。
缺点：只提供分子中共轭体系和一些基 团的结构信息，不能推知分子结构。
有机波谱解析
紫外图谱讨论：
① 同一种物质对不同波长光的吸光度不同。吸光度最大处
对应的波长称为最大吸收波长λmax ② 不同浓度的同一种物质，其吸曲线形状相似λmax不变。 而对于不同物质，它们的吸收曲线形状和λmax则不同。可作
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。
有机波谱解析
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
有机波谱解析
5. 电子跃迁的类型
紫外吸收光谱是由价电子的能级跃迁而产生的，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
p*
s
Hp
n
E
p
分子轨道理论：成键轨道—反键轨道。
s
电子能级和跃迁示意图
各种电子能级的能量及电子跃迁类型如右图
当外层电子吸收紫外或可见辐射后，就从基态向激发态(反
第一节 紫外吸收光谱分析基本原理
一、 紫外吸收光谱的产生 二、 有机物紫外吸收光谱与电子跃迁 三、 影响紫外吸收波长的因素
有机波谱解析
一、紫外吸收光谱的产生 1.概述
紫外-可见光谱：是分子吸收紫外-可见光区10-800纳米的电 磁波而产生的吸收光谱，简称紫外光谱。故：又称电子吸收 光谱（分子价电子的跃迁 基态→激发态）。
⑤ 在λmax处吸光度随浓度变化的幅度最大，所以测
定最灵敏。吸收曲线是定量分析中选择入射光波长的重 要依据。
有机波谱解析
4. 溶剂的选择
由于溶剂对电子光谱图影响很大，因此，在吸收光谱图 上或数据表中必须注明所用的溶剂。与已知化合物紫外光谱 作对照时也应注明所用的溶剂是否相同。
在进行紫外光谱法分析时，必须正确选择溶剂。选择溶 剂时注意下列几点： （1）溶剂应能很好地溶解被测试样，溶剂对溶质应该是惰性 的。即所成溶液应具有良好的化学和光学稳定性。 （2）在溶解度允许的范围内，尽量选择极性较小的溶剂。 （3）溶剂在样品的吸收光谱区应无明显吸收。 （4）尽量和文献中所用的溶剂一致。 （5）溶剂挥发性小、不易燃、无毒性、价格便宜。
有机波谱解析
3. 紫 外 光 谱 图
横坐标：波长或频率
纵坐标：吸光度（A) 或 透过率(T)
有机波谱解析
紫外光谱（图）的特点：
吸收谱带少； 吸收谱带宽； 通常以谱带吸收最强的波长表示谱带位置，称 为最大吸收波长（λmax) ，是分子的特征常数， 与分子电子结构相关，可推测化合物中生色团类 型和共轭大小； 吸收强度以最大吸收波长处的摩尔吸光系数 （εmax）表示，也是分子特征常数和鉴定化合物 的重要依据。
A = lg(I0/I1) = lg(1/T)= εcl A：吸光度；T：透光度（透光率）；l：光在溶液中经过的距 离，一般为吸收池厚度；ε：摩尔吸光系数，样品浓度为 (1mol/L) 置于1cm 样品池，在一定波长下测得之吸光度值。
T = I1/I0
其中：I1: 透过光强度； I0: 入射光强度。
有机波谱解析
紫外-可见吸收光谱
Ultraviolet-visible absorption spectroscopy UV-Vis
有机波谱解析
主要内容
第一节 紫外吸收光谱基本原理 principles of ultraviolet spectrometry 第二节 紫外可见分光光度计 ultraviolet spectrometer 第三节 各类化合物的紫外吸收光谱 第四节 紫外吸收光谱的应用 application of Ultraviolet spectrometry
为物质定性分析的依据之一。
有机波谱解析
③ 不同物质对光能的吸收程度不同，即ε不同，若跃 迁是完全“允许的”，则ε大于104，若是“禁阻的”， 则小于几十，故可作为物质定性分析的依据之一。
④ 不同浓度的同一种物质，在某一定波长下吸光度 A 有差异，在λmax处吸光度A 的差异最大。此特性可作为
物质定量分析的依据。