分子吸收光谱.doc

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1、分子吸收光谱首页资讯法规技术质量检验标准资料仪器图库商城人才英语课堂专题网刊网址论坛　当前位置：首页>>检验技术>>食品理化检验>>仪器分析>>正文分子吸收光谱一.分子吸收光谱的产生（一）分子能级与电磁波谱分子中包含有原子和电子，分子、原子、电子都是运动着的物质，都具有能量，且都是量子化的。在一定的条件下，分子处于一定的运动状态，物质分子内部运动状态有三种形式：①电子运动：电子绕原子核作相对运动；②原子运动：分子中原子或原子团在其平衡位置上作相对振动；③分子转动：整个分子绕其重心作旋转运动。所以：分子的能量总和为E分子=Ee+Ev+Ej+

2、943;(E0+E平)(3)分子中各种不同运动状态都具有一定的能级。三种能级：电子能级E（基态E1与激发态E2）振动能级V=0，1，2，3⋯转动能级J=0，1，2，3⋯当分子吸收一个具有一定能量的光量子时，就有较低的能级基态能级E1跃迁到较高的能级及激发态能级E2，被吸收光子的能量必须与分子跃迁前后的能量差∆E恰好相等，否则不能被吸收。图1双原子分子的三种能级跃迁示意图对多数分子对应光子波长光谱∆E约为1~20eV1.25~0.06㎛紫外、可见区(电子)∆E约为0.5~1

3、eV25~1.25㎛(中)红外区(振动)∆E约为10-4~0.05eV1.25cm~25㎛（远）红外区(转动)分子的能级跃迁是分子总能量的改变。当发生电子能级跃迁时，则同时伴随有振动能级和转动能级的改变，即“电子光谱”——均改变。因此，分子的“电子光谱”是由许多线光谱聚集在一起的带光谱组成的谱带，称为“带状光谱”。由于各种物质分子结构不同®对不同能量的光子有选择性吸收®吸收光子后产生的吸收光谱不同®利用物质的光谱进行物质分析的依据。二.紫外-可见吸收光谱与有机分子结构的关系（一）电

4、子跃迁的类型许多有机化合物能吸收紫外-可见光辐射。有机化合物的紫外-可见吸收光谱主要是由分子中价电子的跃迁而产生的。分子中的价电子有：成键电子：s电子、p电子（轨道上能量低）未成键电子：n电子（轨道上能量较低）这三类电子都可能吸收一定的能量跃迁到能级较高的反键轨道上去，见图-3：图2分子中价电子跃迁示意图1.s-s*跃迁s-s*的能量差大®所需能量高®吸收峰在远紫外(l<150nm)饱和烃只有s、s*轨道，只能产生s-s*跃迁，例如：甲烷吸收峰在125nm；乙烷吸收峰在135nm(<150nm)(因空气中O2对<150nm辐射有

5、吸收，定量分析时要求实验室有真空条件，要求一般难达到）2.p-p*跃迁p-p*能量差较小®所需能量较低®吸收峰紫外区(l200nm左右)不饱和烃类分子中有p电子，也有p*轨道，能产生p-p*跃迁：CH2=CH2,吸收峰165nm。（吸收系数e大，吸收强度大，属于强吸收）3.n-s*跃迁n-s*能量较低®收峰紫外区(l200nm左右)（与p-p*接近）含有杂原子团如：-OH，-NH2，-X，-S等的有机物分子中除能产生s-s*跃迁外，同时能产生n-s*跃迁，例如：三甲基胺(CH3)3N-的n-s*吸收峰在227nm，e约为

6、900L/mol·cm，属于中强吸收。4.n-p*跃迁n-p*能量低®吸收峰在近紫外、可见区(l200~700nm)含有杂原子的不饱和基团，如-C=O，-CºN等，例如：丙酮：n-p*跃迁，lmax280nm左右（同时也可产生p-p*跃迁），属于弱吸收，e<500L/mol·cm.各种跃迁所需能量大小次序为：s-s*>n-s*³p-p*>n-p*紫外-可见吸收光谱法在有机化合物中应用主要以：p-p*、n-p*为基础。（二）吸收峰的长移和短移长移：吸收峰向长λ移动的现象，又称红移；短移：吸收峰向短λ移动的现象，又称紫移

7、；增强效应：吸收强度增强的现象；减弱效应：吸收强度减弱的现象。（三）发色团和助色团p-p*、n-p*跃迁都需要有不饱和的官能团以提供p轨道，因此，轨道的存在是有机化合物在紫外-可见区产生吸收的前提条件。1.发色团：具有p轨道的不饱和官能团称为发色团。主要有：-C=O，-N=N-，-N=O，-CºC-等。但是，只有简单双键的化合物生色作用很有限，其有时可能仍在远紫外区，若分子中具有单双键交替的“共轭大p键”（离域键）时，如：丁二稀CH2=CH—CH=CH2由于大p键中的电子在整个分子平面上运动，活动性增加，使p与p*间的能量差减小，使p

8、-p*吸收峰长移，生色作用大大增强。2.助色团本身不“生色”，但能使生色团生色效应增强的官能团——称为助色团主要有：–OH、–NH2、–SH、–Cl、