最大吸收波长计算
有机化合物光谱和波谱分析-2.2
1．价电子类型
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键电子(单键)
有机分子 价电子类型
π键电子(不饱和键)
未成键n电子(或称非键电子, 如氧,氮,硫,卤素等)
s
H
C H
O
p
n
2．电子跃迁类型
分子轨道理论：成键轨道—反键轨道。
s*
E
K E,B
R
p*
n
p
s
当外层电子吸收紫外或可见辐射后，就从基态向激发态(反 键轨道)跃迁。主要有四种跃迁所需能量Δ Ε 大小顺序为：
溶剂极性↑ π→π*跃迁的吸 收谱带发生红移
基发态 基态
例如: 环己烷改
乙极性对n→π*跃迁谱带的影响
溶剂极性↑ n→π*跃迁的吸收 谱带发生蓝移 例如: 环己烷改 乙醇: 蓝移7nm, 水: 蓝移8nm
异亚丙基丙酮CH3COCH=C(CH3)2吸收带与溶剂极性的关系
(1) 远紫外光区: 100-200nm
(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。
4. 电磁波与辐射能
光: 是一种电磁波, 具有波动性和粒子性.
波动性 – 传播运动过程中突出, 表现在光的偏振, 干涉, 衍射 粒子性 – 与物质相互作用时突出, 表现在光电效 应, 光的吸收和散射
c ν= λ
ν : Hz c 8 c : 光速 (3×10 m/s) E = hν =h λ λ : m
= hcν
※ 频率与波长成反比, 即波长越长, 频率越低, 波数越小 ※ 光量子的能量(E)与波长成反比, 而与频率及波数成正比.
最大吸收波长的计算 - 副本
5
例1 计算下面化合物的 λmax
C9H19
O O H3C
同环共轭二烯母体基本值 253nm 增加共轭双键（2×30） + 60nm 环外双键（3×5） + 15nm 环基取代（5×5） + 25nm 酰氧基取代 + 0nm λmax计算值 353nm （实测值：356nm）
6
R
异环共轭二烯母体基本值： 214nm 增加共轭双键（1×30） + 30nm 环外双键（3×5） + 15nm 环基取代（5×5） + 25nm λmax计算值 284nm （实测值：283nm）
7
链状共轭双键基本值 4个烷基取代
217nm +20nm
2个环外双键
λmax计算值
+10nm
247nm
（实测值：247nm）8来自OAB
C
4
（3）计算时应将共轭体系上的所有取代基及所有环外 双键均考虑在内，对“身兼数职”的基团应按实际
“兼职”次数计算增加值，同时应准确判断共轭体系
的起点与终点，防止将与共轭体系无关的基团计算在
内；
（4）该规则不适用于共轭体系双键多于四个的体系，
也不适用于交叉共轭体系，典型的交叉共轭体系骨架
结构如下：
2
表2-8 环状共轭二烯波长计算法
3
•应用此规则的注意事项： （1）当有多个母体可供选择时，应优先选择较长波 长的母体，如共轭体系中若同时存在同环二烯与异 环二烯时，应选择同环二烯作为母体； （2）环外双键在这里特指 C=C 双键中有一个 C 原
子在该环上，另一个 C 原子不在该环上的情况（如
结构式 A），而结构式 B 和 C 则不是；
波长知识点总结
波长知识点总结引言波长是描述波动传播过程中波峰和波谷之间距离的物理量，它在物理，化学，生物学等领域都有着重要的应用。
在日常生活中，我们经常会听到关于波长的相关概念，比如说电磁波的波长、声波的波长等。
因此，深入了解波长的原理和应用对我们理解自然界的现象有着重要的意义。
本文从波长的定义、性质、计算以及在不同领域的应用等方面进行了总结，旨在帮助读者更好地理解波长的知识。
一、波长的定义波长是描述波动传播过程中波峰和波谷之间距离的物理量。
波动可以是机械波，如水波、声波等，也可以是电磁波，如光波、无线电波等。
对于机械波来说，波长是波在媒质中传播一个完整波动的距离，对于电磁波来说，波长则是波的传播速度和频率的倒数。
波长的单位通常是米（m）。
二、波长的性质1. 波长与频率的关系波长和频率是波动传播过程中密切相关的两个量。
它们之间的关系可以用如下公式表示：速度=频率*波长。
在这个公式中，速度表示波在媒质中传播的速度，频率表示单位时间内波动传播的次数，波长表示波峰和波谷之间的距离。
2. 波长与波速的关系波速是指波动在媒质中传播的速度，它和波长之间的关系可以用如下公式表示：波速=频率*波长。
从这个公式可以看出，波速和波长成正比，也就是说波长越大，波速也越大；波长越小，波速也越小。
3. 波长的单位波长的单位通常是米（m），但在实际应用中，还有其他单位如纳米（nm）、微米（μm）等。
4. 波长和波段波长和波段是描述电磁波传播特性的两个重要概念。
波长是指电磁波在空间波传播时一个周期的长度，而波段则是指在电磁波谱中具有一定范围的频率或波长范围。
不同的波段代表着不同的电磁波类型，如无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
5. 波长的衍射和干涉现象波长的衍射和干涉现象是波动理论的重要内容。
波长的衍射是指波通过障碍物或孔径时产生的波束的扩散现象，波长的干涉则是指两个波经过叠加后产生的增强或减弱现象。
这两种现象都是波动理论中重要的实验现象，它们揭示了波在传播过程中的特有特性。
紫外-可见吸收光谱法
助色团： （Auxochromous group） 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 —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。
(四) *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，最大吸收波长 λ在200nm左右，摩尔吸光系数εmax一般 在104L· －1· －1以上，属于强吸收。 mol cm 不饱和烃、共轭烯烃和芳香烃类均可发 生该类跃迁。
相关术语
生色团：（Chromogenesis group） 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、腈基等。
当入射光波长一定时，待测溶液的吸光度 A与其浓度和比例系数，与溶液性质、温度和入射波长有关。 当浓度以 g/L 表示时，称 k 为吸光系数，以 a 表示，即
A abc
当浓度以mol/L表示时，称 k 为摩尔吸光系数，以 表示， 即
A bc
比 a 更常用。 越大，表示方法的灵敏度越高。 与波长有关，因 此， 常以表示。
摩尔吸光系数ε 的讨论 • 吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数； • 不随浓度c和光程长度b的改变而改变。在温 度和波长等条件一定时，ε仅与吸收物质本身 的性质有关； 可作为定性鉴定的参数； 同一吸收物质在不同波长下的ε值是不同的。 在最大吸收波长λmax处的摩尔吸光系数，常以 εmax表示。εmax表明了该吸收物质最大限度的 吸光能力，也反映了光度法测定该物质可能达 到的最大灵敏度。
紫外分光光度法检测dna最大吸收峰
紫外分光光度法检测dna最大吸收峰
紫外分光光度法是一种常用的DNA定量方法，其原理是利用DNA分子中的嘌呤和嘧啶碱基对紫外光的吸收特性进行测定。
在260nm波长下，DNA分子中的嘌呤和嘧啶碱基对紫外光的吸收最大，因此通常将这个波长作为检测DNA的最大吸收峰。
具体操作步骤如下：
-准备样品：将待测DNA溶液稀释至适当浓度，一般为1-5μg/mL。
-加入试剂：向样品中加入一定量的试剂，如Tris-HCl缓冲液、EDTA等，以维持适宜的反应条件。
-测量吸光度：使用紫外分光光度计测量样品在260nm波长下的吸光度值。
-计算DNA浓度：根据标准曲线或公式计算出样品中DNA的浓度。
需要注意的是，不同来源的DNA可能具有不同的最大吸收峰，因此在实际应用中需要根据具体情况选择合适的波长进行检测。
此外，还需要注意避免污染和误差的产生，以保证检测结果的准确性。
吸光度和吸收系数公式
吸光度和吸收系数公式吸光度和吸收系数是物理化学中常用的两个概念，用于描述物质对电磁辐射的吸收能力。
本文将分别介绍吸光度和吸收系数的定义和计算公式，并探讨它们的应用和意义。
一、吸光度的定义和计算公式吸光度（absorbance）是衡量溶液中物质对特定波长的光吸收能力的量度。
它是一个无单位的数值，通常用A表示。
吸光度越大，表示溶液对光的吸收能力越强。
吸光度的计算公式如下：A = log10(I0/I)其中，A代表吸光度，I0代表入射光的强度，I代表透过溶液后的光的强度。
吸光度的计算原理是基于比尔-朗伯定律，该定律认为溶液中物质对光的吸收与物质的浓度成正比。
因此，可以通过测量透过溶液的光的强度和入射光的强度的比值来计算吸光度。
二、吸收系数的定义和计算公式吸收系数（absorption coefficient）是描述物质对特定波长的光吸收能力的量度，它是一个有单位的数值。
吸收系数越大，表示物质对光的吸收能力越强。
吸收系数的计算公式如下：α = A/(c*l)其中，α代表吸收系数，A代表吸光度，c代表溶液中物质的浓度，l代表光程长度。
吸收系数与物质的浓度和光程长度有关。
浓度越大，吸收系数越大；光程长度越大，吸收系数越小。
三、吸光度和吸收系数的应用和意义吸光度和吸收系数是研究物质光学性质和化学反应动力学的重要参数。
它们在分析化学、生物化学、药物研发等领域具有广泛的应用。
1. 分析化学中的应用：吸光度法是一种常用的定量分析方法，通过测量溶液中物质的吸光度来确定物质的浓度。
利用吸光度法可以测定溶液中各种物质的含量，例如药物、金属离子、有机物等。
2. 生物化学中的应用：生物分子（如蛋白质、核酸、多糖等）对特定波长的光具有吸收能力，通过测量生物分子的吸光度可以了解其结构和浓度。
吸光度还可以用于研究生物分子的相互作用、酶动力学、酶抑制剂的筛选等。
3. 药物研发中的应用：药物分子对特定波长的光具有吸收能力，通过测量药物分子的吸光度可以了解其稳定性、溶解度、药效等。
最大吸收峰
溶剂与溶质之相互作用增强
溶质分子的振动受到限制 振动引起的精细结构消失
500
蒸汽中 555
/nm
对称四嗪的吸收光谱
b. 溶剂极性对大时，由π →π*跃迁产生的吸收 带发生红移。
c. 溶剂极性对n →π*跃迁谱带的影响 溶剂极性增大，由n →π*跃迁产生的吸收谱 带发生蓝移。
（3） 红移和蓝移
在有机化合物中，常常因取代基的变更或溶 剂的改变，使其吸收带的最大吸收波长max发生 移动。
max向长波方向移动称为红移
max向短波方向移动称为蓝移
（4） 增色效应和减色效应
最大吸收带的εmax增加，称为增色效应
最大吸收带的εmax减小，称为减色效应
（5） 强带和弱带
电荷转移吸收带的特点： 谱带较宽；吸收强度大，
ε > 104 L · mol-1 · cm-1
2、无机化合物的紫外-可见吸收光谱 （1） 电荷转移跃迁：
许多无机络合物也有电荷转移跃迁 Mn+—Lb-
h
M(n-1) +—L(b-1) -
M-中心离子：电子接受体 L-配体：电子给予体
不少过渡金属离子与含生色团的试剂反应 所生成的络合物以及吸收许多水合无机离子， 均可产生电荷转移跃迁。
• 双波长分光光度计的改进
差示信号： ΔS＝K1Aλ1－K2Aλ2 Aλ1＝aλ1＋bλ2
A Aa1 Aa2 ( a1 a2 )bc
只与待测物有关
（4）多通道分光光度计
以光二极管阵列作检测器
光源 透镜 试样池
光二极管阵列
光栅
三、光吸收定律
1、朗伯-比尔定律
I0 I0 A lg T lg bc 或 A lg T lg abc I I
最大吸收波长的计算
最大吸收波长的计算最大吸收波长是指物质吸收光的最大波长。
在化学和物理学中，吸收光的现象是当物质吸收光能量时，其分子或原子的能级发生跃迁所致。
每种物质具有其特定的吸收光谱，即其对不同波长的光的吸收程度不同。
在这个过程中，通过计算最大吸收波长的值，可以理解物质的分子或原子的结构和一些性质。
计算最大吸收波长的方法根据不同物质和情况的不同而不同。
以下是一种常用的计算最大吸收波长的方法：考虑到电子跃迁在吸收光的过程中是最常见的，我们将主要关注电子能级跃迁的情况。
2.利用分子的HOMO-LUMO能级差估算吸收波长：HOMO（最高占据分子轨道）和LUMO（最低未占据分子轨道）两个能级之间的能量差可以近似用来估计分子的最大吸收波长。
这种方法也称为HOMO-LUMO能隙法。
3. 应用Lambert-Beer定律：Lambert-Beer定律是描述光通过物质和物质吸收光的关系的定律。
根据此定律，可以利用吸收系数和物质的浓度来计算吸光度。
吸收系数与物质对特定波长光的吸收能力有关。
4.利用最大吸收波长的定义：最大吸收波长是使吸光度达到最大值的波长。
通过测量物质在不同波长下的吸光度，可以找到吸光度最大的波长，即最大吸收波长。
需要注意的是，上述方法仅是其中一种常用的计算最大吸收波长的方法。
不同的物质和情况可能需要使用不同的计算方法。
此外，实际测量最大吸收波长时可能还需要考虑到其他因素的影响，例如溶剂的选择、温度等。
总之，计算物质的最大吸收波长是理解物质结构和性质的重要手段之一、通过了解物质的分子结构和电子能级分布，应用适当的计算方法和定律，可以估算和测量物质的最大吸收波长，并进一步揭示物质的性质和相应的光谱特征。
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8
链状共轭双键基本值 217nm
4个环残基或烷基取代 +20nm
1个环外双键
+5nm
λmax计算值
243nm
（实测值：243nm）
最大吸收波长计算
9
3． 费泽-库恩（Fieser-Kuhn）规则 如果一个共轭分子中含有四个以上的共轭双键，
则其 λmax： λmax=114 + 5M + n(48.0-1.7n) -16.5Rendo-10Rexo
2．伍德沃德-Woodward-Fieser）规则 共轭双键的数目，共轭体系上取代基的种类、数
目和立体结构等因素都对共轭多烯体系的紫外光谱 产生影响。
Woodward-Fieser 总结出共轭烯烃最大吸收波长 的计算方法，用于估算共轭多烯体系 K 带的 λmax：
最大吸收波长计算
1
表2-7 链状共轭多烯类化合物的波长计算法
共轭二烯骨架基本值
217nm
每增加一个共轭双键
+30nm
烷基或环基取代
+5nm
环外双键
m
最大吸收波长计算
2
表2-8 环状共轭二烯波长计算法
最大吸收波长计算
3
•应用此规则的注意事项： （1）当有多个母体可供选择时，应优先选择较长波 长的母体，如共轭体系中若同时存在同环二烯与异 环二烯时，应选择同环二烯作为母体； （2）环外双键在这里特指 C=C 双键中有一个 C 原 子在该环上，另一个 C 原子不在该环上的情况（如 结构式 A），而结构式 B 和 C 则不是；
O
A
B
C
最大吸收波长计算
4
（3）计算时应将共轭体系上的所有取代基及所有环外 双键均考虑在内，对“身兼数职”的基团应按实际 “兼职”次数计算增加值，同时应准确判断共轭体系 的起点与终点，防止将与共轭体系无关的基团计算在 内； （4）该规则不适用于共轭体系双键多于四个的体系， 也不适用于交叉共轭体系，典型的交叉共轭体系骨架 结构如下：
这是 诱导效应和共轭效应的综合结果。
最大吸收波长计算
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最大吸收波长计算
18
(二）不饱和羰基化合物 1．α，β-不饱和醛、酮 Woodward,Fieser和Scott总结共轭醛,酮K带的λmax的计算规则：
母体
取代 基位 置
α β γ δ
直链和六或七元环α，β-不饱和酮的基本值 五元环α，β-不饱和酮的基本值 α，β-不饱和醛的基本值
取代基位移增量/nm
烷基 OAc OR OH SR Cl Br
10 6 35 35
15 25
12 6 30 30 85 12 30
18 6 17 30
18 6 31 50
最大吸收波长计算
215 nm 202 nm 207 nm
NR2 苯环 95 63
19
* 应用该规则计算时应注意以下两点： a. 环上的羰基不作为环外双键看待，例如在结构 O中无环外双键； b. 该规则仅适用于乙醇或甲醇溶剂，溶剂改变对实
最大吸收波长计算
5
例1 计算下面化合物的 λmax
C9H19
O
O
H3C
同环共轭二烯母体基本值 253nm
增加共轭双键（2×30） + 60nm
环外双键（3×5）
+ 15nm
环基取代（5×5）
+ 25nm
酰氧基取代
+ 0nm
λmax计算值
353nm （实测值：356nm）
最大吸收波长计算
6
R
异环共轭二烯母体基本值： 214nm
式中 n----共轭双键数目 M----共轭体系上取代烷基和环基数目 Rendo----共轭体系上环内双键数目 Rexo----共轭体系上环外双键数目
最大吸收波长计算
10
例1 计算全反式 β-胡萝卜素的λmax值
λmax=114+5M+n(48.0-1.7n)-16.5Rendo-10Rexo =114 + 5×10 + 11(48.0-1.7×11)-16.5×2
+10 nm
2个烷基β取代
+12×2 nm
2个环外双键
+5×2 nm
259 nm
（实测值258 nm）
最大吸收波长计算
21
O
直链α，β-不饱和酮的基本值 215 nm
溶剂
蒸汽 蒸汽 蒸汽 己烷 异辛烷 异辛烷 异辛烷 异辛烷
n→π*
λmax/nm
ε
304
18
310
5
289
12.5
278
15
283
20
300
18
291
15
291
14
最大吸收波长计算
16
2．羧酸及其衍生物 （如—NR2，—OH，—OR，—NH2，—X）
这些基团都属于助色基团，羰基的 n→π* 跃迁吸 收较醛、酮发生较明显的蓝移，但 ε 变化不大。
测值影响较大，需将计算值进行溶剂校正，见下表：
表 2-9 α，β-不饱和醛、酮λmax的溶剂校正
溶剂 甲醇 氯仿 二氧六环 乙醚 己烷 环己烷 水
Δλ/nm 0 +1
+5
+7 +11 +11 -8
最大吸收波长计算
20
例1 计算下列化合物的λmax O
六元环α，β-不饱和酮的基本值 215nm
1个烷基α取代
1．对于饱和醛、酮来讲，这三个谱带分别位于： π→π* 跃迁 → 约160nm； n→σ* 跃迁 → 约190nm； n→π* 跃迁 → 约270nm~300nm
（一般酮在270~285nm；醛在280~300nm附近）
最大吸收波长计算
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表2-6 某些脂肪族醛和酮的吸收特征
化合物
甲醛 乙醛 丙酮 2-戊酮 4-甲基-2-戊酮 环戊酮 环己酮 环辛酮
增加共轭双键（1×30） + 30nm
环外双键（3×5）
+ 15nm
环基取代（5×5）
+ 25nm
λmax计算值
284nm （实测值：283nm）
最大吸收波长计算
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链状共轭双键基本值 217nm
4个烷基取代
+20nm
2个环外双键
+10nm
λmax计算值
247nm
（实测值：247nm）
最大吸收波长计算
= 453.3nm 实测值为453nm（在氯仿中）
最大吸收波长计算
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2 计算番茄红素的λmax值。
λmax=114+5M+n(48.0-1.7n)-16.5Rendo-10Rexo =114 + 5×7 + 11(48.0-1.7×11)-16.5×0 -10×0
= 471.3nm 实测值为472nm
最大吸收波长计算
12
最大吸收波长计算
13
四、羰基化合物
羰基： 一对 σ 电子， 一对 π 电子和
两对 n 电子
π→π* 跃迁产 生的强吸收带 （ε＞104）
n→σ* 跃迁产 生的强吸收带 （ε ≈104）
最大吸收波长计算
n→π* 跃迁产 生的弱吸收带 （ε＜100）R带
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（一）饱和羰基化合物