文档介绍：第二章紫外-可见分光光度法
(Ultraviolet and Visible Spectrophotometry, UV-Vis)
紫外-可见吸收光谱
吸收光谱的测量-----Lambert-Beer 定律
紫外-可见光度计仪器组成
分析条件选择
UV-Vis分光光度法的应用
UV-Vis方法是分子光谱方法,它利用分子对外来辐射的选择性吸收特性。
UV-Vis涉及分子外层电子的能级跃迁;光谱区在160~780nm.
UV-Vis主要用于分子的定量分析,但紫外光谱(UV)为四大波谱之一,是鉴定
许多化合物,尤其是有机化合物的重要定性工具之一。
紫外-可见吸收光谱
一、分子吸收光谱的形成
1. 过程:运动的分子外层电子--------吸收外来辐射------产生电子能级跃
迁-----分子吸收谱。 M hI0 M * It h
2. 能级组成:除了电子能级(Electron energy level)外,分子吸收能量将伴
随着分子的振动和转动,即同时将发生振动(Vibration)能级和转动
(Rotation)能级的跃迁!据量子力学理论,分子的振-转跃迁也是量子化
的或者说将产生非连续谱。因此,分子的能量变化E为各种形式能量变
化的总和:
ΔΕΔΕe ΔΕv ΔΕr
其中Ee最大:1-20 eV; Ev次之:-1 eV; Er最小: eV
可见,电子能级间隔比振动能级和转动能级间隔大1~2个数量级,
在发生电子能级跃迁时,伴有振-转能级的跃迁,形成所谓的带状光谱。
不同物质结构不同或者说
其分子能级的能量(各种能级
能量总和)或能量间隔各异,
因此不同物质将选择性地吸收
不同波长或能量的外来辐射,
这是UV-Vis定性分析的基础。
定性分析具体做法是让不
同波长的光通过待测物,经待
测物吸收后,测量其对不同波
长光的吸收程度(吸光度A),
以吸光度A为纵坐标,辐射波
长为横坐标作图,得到该物质
的吸收光谱或吸收曲线,据吸
收曲线的特性(峰强度、位置
及数目等)研究分子结构。
-胡罗卜素
咖啡因
几种有机化合物的
分子吸收光谱图。
阿斯匹林
丙酮
二、分子吸收光谱跃迁类型
有机分子能级跃迁
1. 可能的跃迁类型
有机分子包括:
成键轨道、;
反键轨道*、*
非键轨道 n
例如 H2O分子的轨道:
=
o
C O o =
o
o o=n
各轨道能级高低顺序: n**(分子轨道理论计算结果);
可能的跃迁类型:-*;-*;-*;n-*;-*;n-*
-*:C-H共价键,如CH4(125nm);C-C键,如C2H6(135nm),处于
真空紫外区;
-* 和-*跃迁:尽管所需能量比上述-*跃迁能量小,但波长仍处于
真空紫外区;
n-*:含有孤对电子的分子,如H2O(167nm);CH3OH(184nm);CH3Cl
(173nm);CH3I(258nm);(CH3)2S(229nm);(CH3)2O(184nm)
CH3NH2(215nm);(CH3)3N(227nm),可见,大多数波长仍小于
200nm,处于近紫外区。
以上四种跃迁都与成键和反键轨道有关(-*,-*,-*和n-
*),跃迁能量较高,这些跃迁所产生的吸收谱多位于真空紫外区,因
而在此不加讨论。
只有-*和n-*两种跃迁的能量小,相应波长出现在近紫外区甚至
可见光区,且对光的吸收强烈,是我们研究的重点。
例子:
1)乙醛分子在160, 180,290nm处产生吸收,它们对应的电子跃迁类型分别是:
2)环戊烯(190nm)、甲醚(185nm)、三乙胺(195nm)分别对应的跃迁类
型是:
3)一化合物可能是=N-CH2-CH2-CH3或=N-CH2-CH=CH2其紫外吸收光谱为:
A
170 200 250
nm/
该化合物是何种化合物?
2. 几个概念:
生色团(Chromogenesis group):
分子中含有非键或键的电子体系,能吸收特征外来辐射时并引起
n-* 和-*跃迁,可产生此类跃迁或吸收的结构单元,称为生色团。
助色团(Auxochromous group) :
含有孤对电子,可使生色团吸收峰向长波方向移动并提高吸收强
度的一些官能团,称之为助色团。常见助色团助色顺序为:
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