《波谱分析紫外光谱》PPT课件

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1、第1章紫外吸收光谱法（UV-Vis）(UltravioletandvisibleSpectroscopy)§1.1UV光谱的基本原理§1.2紫外-可见分光光度计§1.3各类化合物的紫外吸收光谱§1.4UV光谱法的应用§1.1UV光谱的基本原理一、光的基本性质紫外光区：远紫外区10-200nm（真空紫外区）近紫外区200-400nm,可见区200-400nm（UV-Vis光谱的研究区域）光的波长越短（频率越高），其能量越大。二、光谱分析光谱分析法是指在光（或其它能量）的作用下，通过测量物质产生的发射光、吸收光或散

2、射光的波长和强度来进行分析的方法。在光谱分析中，依据物质对光的选择性吸收而建立起来的分析方法称为吸光光度法，分子光谱主要有以下几种:紫外吸收光谱：电子跃迁光谱，吸收光波长范围200400nm（近紫外区），可用于结构鉴定和定量分析。可见吸收光谱：电子跃迁光谱，吸收光波长范围400800nm，主要用于有色物质的定量分析。紫外光谱表示法：1.紫外吸收带的强度吸收强度标志着相应电子能级跃迁的几率，遵从Lamder-Beer定律。A:吸光度,:消光系数,c:溶液的摩尔浓度，l:样品池长度I0、I分别为入射光、透射光

3、的强度电子吸收光谱的表示法：丙酮2.紫外光谱的表示法紫外光谱图是由横坐标、纵坐标和吸收曲线组成的。横坐标表示吸收光的波长，用nm（纳米）为单位。纵坐标表示吸收光的吸收强度，可以用A(吸光度)、T(透射比或透光率或透过率)、1-T(吸收率)、(吸收系数)中的任何一个来表示。T=I/I0吸收曲线表示化合物的紫外吸收情况。曲线最大吸收峰的横坐标为该吸收峰的位置，纵坐标为它的吸收强度。1、物质分子内部三种运动形式：1）电子相对于原子核的运动，2）分子中原子核在其平衡位置附近的相对振动3）分子本身绕其重心的转动。三、吸

4、收光谱的产生分子具有三种不同能级：电子能级、振动能级和转动能级。三种能级都是量子化的，且各自具有相应的能量。分子的内能包括：电子能量Ee、振动能量Ev、转动能量Er即Ｅ＝Ｅe+Ｅv+ＥrΔΕe>ΔΕv>ΔΕr2、三种不同的能级跃迁：（1）电子能级的能量差ΔΕe较大:1～20eV。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（2）振动能级的能量差ΔΕv约为：0.05～１eV，跃迁产生的吸收光谱位于红外区，红外光谱或分子振动光谱；（3）转动能级间的能量差ΔΕr：0.005～0.050eV，

5、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；M+hM*基态激发态E1（△E）E2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。即电子光谱中总包含有振动能级和转动能级间跃迁产生的若干谱线而呈现宽谱带(带状光谱）。四、电子跃迁有机化合物的紫外—可见吸收光谱，是其分子中外层价电子跃迁的结果（三种）：σ电子、π电子、n电子分子轨道理论：一个成键轨道必定有一个相应的反键轨道。通常外层电子均处于分子轨道的基态，即成键轨道或非键轨道上。1.电子跃迁的类型当外层电子吸收紫外或可见辐射后，就从基态向激发态

6、(反键轨道)跃迁。主要有四种跃迁，所需能量ΔΕ大小顺序为：n→π＊<π→π＊

7、n→σ*跃迁的λmax分别为173nm、183nm和227nm。⑶π→π＊跃迁所需能量较小，吸收波长处于远紫外区的近紫外端或近紫外区，摩尔吸光系数εmax一般在104L·mol－1·cm－1以上，属于强吸收。不饱和烃、共轭烯烃和芳香烃类均可发生该类跃迁。如乙烯π→π*跃迁的λmax为162nm，εmax为:1×104L·mol-1·cm－1。需能量最低，吸收波长λ>200nm。这类跃迁在跃迁选律上属于禁阻跃迁，摩尔吸光系数一般为10～100L·mol－1·cm－1，吸收谱带强度较弱。分子中孤对电子和π键同时存在

8、时发生n→π＊跃迁。丙酮n→π＊跃迁的λmax为275nmεmax为22L·mol－1·cm－1（溶剂环己烷)。⑷n→π＊跃迁2.生色团与助色团生色团（chromophore)：在紫外和可见光区产生吸收带的基团称为生色团。因为只有由π→π＊和n→π＊跃迁才能产生紫外可见吸收，而这两种跃迁均要求有机物分子中含有不饱和基团，所以这类含有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