紫外吸收光谱基本原理详解演示文稿

第节紫外吸收光谱基本原理详解演示文稿当前1页，总共32页。2023/3/9优选第节紫外吸收光谱基本原理当前2页，总共32页。2023/3/9本章的基本要求1.理解有机化合物分子的电子跃迁类型2.了解单、双波长UV-Vis分光光度计的原理及其基本组成部件的作用3.掌握UV-Vis法用于共轭体系有机物的研究的方法4.掌握UV-Vis法用于单组分及多组分体系的定量方法当前3页，总共32页。2023/3/9BasicprincipleofUltravioletabsorptionspectrometry(UV)第一节

紫外吸收光谱基本原理当前4页，总共32页。2023/3/9紫外光波长范围

可用于结构鉴定和定量分析

远紫外光区:

10-200nm近紫外光区:200-350(400)nm可见光的范围当前5页，总共32页。2023/3/91.电子跃迁与分子吸收光谱物质分子内部三种运动形式：1）电子相对于原子核的运动；电子能级Ee2）原子在其平衡位置附近的相对振动；振动能级Ev3）分子本身绕其重心的转动。转动能级Er三种能级都是量子化的分子的能量

E=Ee+Ev+Er当前6页，总共32页。2023/3/9三种能级的能量(1)转动能级间的能量差ΔΕr：0.005～0.050eV，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；(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)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；当前7页，总共32页。2023/3/9能级跃迁当前8页，总共32页。2023/3/9原因

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。分子光谱是带状光谱当前9页，总共32页。2023/3/92.物质对光的选择性吸收及吸收曲线M+热M+荧光或磷光E=E2-

E1=h量子化；选择性吸收M+

h

→M*基态激发态E1

（△E）E2当前10页，总共32页。2023/3/9（1）吸收曲线的获得

用经过分光后的不同波长的光依次通过一定浓度的样品溶液，分别测量该物质对不同波长光（）的吸收程度（吸光度A），以波长为横坐标（单位nm），吸光度（A）为纵坐标，即可绘制出吸收曲线。当前11页，总共32页。2023/3/9（2）吸收曲线与最大吸收波长

max

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

max②不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似max基本不变。当前12页，总共32页。2023/3/9不同物质的λmax有时可能相同，但εmax不一定相同③物质在

max

处吸光度A

最大,所以测定最灵敏。常在此波长下进行定量分析④通常将在最大吸收波长处测得的摩尔吸光系数εmax

也作为定性的依据。当前13页，总共32页。2023/3/9SummaryofTheKeyPoints紫外光区包括：远紫外（真空紫外）10-190nm和近紫外190-350nm分子内部运动包括：价电子跃迁，振动能级跃迁和转动能级跃迁分子光谱是带状的原因物质的吸收曲线：纵坐标是吸光度，横坐标是波长当前14页，总共32页。2023/3/9ultravioletspectrometryoforganiccompounds第二节

有机化合物紫外吸收光谱当前15页，总共32页。2023/3/91.价电子类型有机化合物的紫外—可见吸收光谱是三种价电子跃迁的结果：σ电子、π电子、n电子。分子轨道理论：成键轨道—反键轨道。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＊

sp

*s*npE当前16页，总共32页。2023/3/9（1）生色团与助色团生色团

chromophore：能够吸收紫外可见光的基团。一般由π→π＊和n→π＊跃迁产生。即含有π键的不饱和基团。助色团

auxochrome：有一些含有n电子的基团(—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p—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。当前17页，总共32页。2023/3/9（2）红移与蓝移红移(bathochromicshift):

λmax向长波方向移动。蓝移(hypsochromicshift):λmax向短波方向移动。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。当前18页，总共32页。2023/3/92.σ→σ＊跃迁

所需能量最大；σ电子只有吸收远紫外光的能量才能发生跃迁；

用途：作为溶剂使用sp

*s*npE例：甲烷的λmax为125nm,乙烷λmax为135nm。只能被真空紫外分光光度计检测到；饱和烷烃的分子吸收光谱出现在远紫外区；吸收波长λ<200nm；当前19页，总共32页。2023/3/93.n→σ＊跃迁含非键电子的饱和烃衍生物(含N、O、S和卤素等杂原子)均呈现n→σ*跃迁。（书P271-272）当前20页，总共32页。2023/3/94.π→π＊跃迁乙烯π→π*跃迁的λmax为162nm

εmax为:1×104L·mol-1·cm－1C=C，C

C（172nm，ε4500）C=O，N=O，C

N，-N=N-（254nm，ε205）-S=C=N，-N=C=S，-NO2（202nm，ε4400）当前21页，总共32页。2023/3/9(1)共轭不饱和烃π→π*跃迁助色基团取代

*（K带)发生红移K带——共轭非封闭体系的π

→π*跃迁特征：εmax

104L·mol－1·cm－1，属于强吸收。

max217nmCH2=CH–CH=CH2

max=217nmεmax=2.1104L·mol－1·cm－1当前22页，总共32页。2023/3/9共轭越多红移越大当前23页，总共32页。2023/3/9（2）羰基化合物中的

→*

R带：n→*

跃迁

特征：max275~320nmεmax

100L·mol－1·cm－1

n

165nm

n

不饱和醛酮K带红移：165250nmR

带红移：290310nm

①饱和醛酮

n→*

180-190nm

→

*

150-160

nm

n→*

275-295nm(εmax=10-50)Y=H,R当前24页，总共32页。2023/3/9③饱和脂肪酸及其衍生物羧酸及其衍生物与醛酮一样也含有羰基，但是由于有助色团(Y=OH,Cl,Br,OR,NR2,SH等)直接与羰基碳原子相连，助色团上的n电子与双键产生n-π共轭效应。ππ*π*πn→

*

跃迁红移n→*跃迁兰移R带：乙酸204，乙酸乙酯207，乙酰胺205，乙酰氯235，乙酸酐225，巯酸219当前25页，总共32页。2023/3/9(3)芳香烃

苯环上三个共轭双键的→*跃迁特征吸收带；

B带：

→

*跃迁与苯环骨架振动引起特征：max230-300nmmax

=200~103L·mol－1·cm－1

常有精细结构E1带：max180184nm；

=47000L·mol－1·cm－1

E2带：max200204nm

=7000L·mol－1·cm－1

当前26页，总共32页。2023/3/9

max（nm）

max苯254200甲苯261300间二甲苯2633001，3，5-三甲苯266305六甲苯272300含取代基时，B带简化，max红移。当前27页，总共32页。2023/3/9当前28页，总共32页。2023/3/9当前29页，总共32页。2023/3/