紫外吸收光谱原理
紫外可见吸收光谱法基本原理
ε 2bc
式中：Ｉo1、Ｉo2分别为λ1、λ2 的入射光强度；
Ｉt1、Ｉt2分别为λ1、λ2 的透射光强度；
ε1、ε2分别为λ1、λ2的摩尔吸光系数； 因实际上只能测总吸光度A总，并不能分别测得A1和A2，故
A总 ＝ lg(Io总/It总 ) ＝lg(Io1+Io2)/(It1+It2） -ε1bc -ε2bc ＝ lg(Io1+Io2)/(Io110 +Io210 ) 令： ε2 –ε1 ＝ ； Io1 ＝Io2 A总 ＝ lg(2Io1)/It1(1＋10- bc ) ＝ A1 + lg2 - lg(1＋10- bc )
是非单色光作为入射光引起的偏离。
非单色光作为入射光引起的偏离
假设由波长为λ1和λ2的两单色光 组成的入射光通过浓度为c的溶液，则： A 1 ＝ lg(Ｉo1 /Ｉt1 ）＝ε1bc A 2 ＝ lg(Ｉo2 /Ｉt2 ）＝ε2bc
故：
I t1 I O1 10
ε 1bc
; I t 2 I O1 10
讨论如下:
讨论:
A总 =A1 + lg2 - lg(1＋10
-εbc
)
(1) = 0； 即： 1= 2 =
则： A总 ＝lg（Ｉo/Ｉt）＝ bc
(2) ≠0 若 <0 ；即 2< 1 ； - bc>0,
lg(1＋10
- bc
)值随c值增大而增大，则标准曲线偏离直线向
bc
)
(4)为克服非单色光引起的偏离，首先应选择比较好的单色器。
此外还应将入射光波长选定在待测物质的最大吸收波长且吸收曲线 较平坦处。
(2) 化学性因素
紫外光谱分析基本原理
TYPES OF TRANSITIONS
提示 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。
v Not
all transitions that are possible will be observed. Some electronic transitions are "forbidden" by certain selection rules. However, even forbidden transitions can be observed, but these are usually not very intense.
to *
Chromophore
lmax
Alkanes ~ 150 v__________________________
_____________________________
to *
Chromophore lmax ______________________ Alkenes ~ 175 Alkynes ~ 170 Carbonyls ~ 188 ________________________
真空 紫外区
近紫外区
可见光区
100nm
200nm
400nm
800nm
真空紫外区——波长范围在200nm以下的区域。 真空紫外区对普通有机物的结构分析的用处不大。 近紫外区——波长范围在200nm－400nm之间的区域。 近紫外区对有机物结构分析的用处最大。共轭体系以及 芳香族化合物在此区域内有吸收，是紫外光谱讨论的主要对 象。 可见光区——波长范围在400nm－800nm之间的区域。 可见光区与近紫外区基本上没有太大的差别， 只是光源不同，普通紫外区用氢灯，可见光区用钨丝灯。
紫外光谱的原理及其应用
紫外光谱的原理及其应用紫外光谱是紫外分光光度计等分析化学中的重要工具。
UV（紫外线）光谱的另一个名称是电子光谱，因为它涉及将电子从基态提升到更高的能量或激发态。
在本文中，我将解释紫外光谱的基本原理、工作原理和所有应用。
一、紫外光谱简介紫外光谱是一种吸收光谱，其中紫外线区域（200-400nm）的光被分子吸收。
紫外辐射的吸收导致电子从基态激发到更高能态。
被吸收的紫外线辐射的能量等于基态和高能态之间的能量差（deltaE=hf）。
通常，有利的跃迁是从MAX占据分子轨道(HOMO)到LOW未占据分子轨道(LUMO)。
对于大多数分子来说，LOW能量占据的分子轨道是s轨道，对应于sigma键。
p轨道处于较高的能级，具有未共享电子对的轨道（非键轨道）位于较高的能级。
未占轨道或反键轨道（pie*和sigma*）是能量High的占据轨道。
在所有化合物（除了烷烃）中，电子都会经历各种跃迁。
一些随着能量增加的重要转变是：非键到派*，非键到sigma*，派到派*,sigma到pie*和sigma到sigma*。
二、紫外光谱学原理紫外光谱遵循比尔-朗伯定律，该定律指出：当一束单色光通过吸收物质的溶液时，辐射强度随吸收溶液厚度的下降率与入射辐射成正比：以及溶液的浓度。
Beer-Lambert定律的表达式为-A=log(I0/I)=Ecl其中，A=吸光度，I0=入射到样品池，目的光强度I=离开样品池的光强度C=溶质L目的摩尔浓度=样品池长度(cm.)，E=摩尔吸光率从比尔-朗伯定律可以清楚地看出，能够吸收给定波长的光的分子数量越多，光吸收的程度就越大。
这是紫外光谱的基本原理。
三、紫外光谱的仪器和工作可以同时研究紫外光谱仪的仪器和工作。
大多数现代紫外光谱仪由以下部分组成：光源：钨丝灯和氢氘灯是广泛使用的光源，因为它们覆盖了整个紫外区域。
钨丝灯富含红色辐射；具体地说，它们发出375nm的辐射，而氢氘灯的强度低于375 nm。
单色器：单色器通常由棱镜和狭缝组成。
紫外可见吸收光谱基本原理
n→π＊ < π→π＊ < n→σ＊ < σ→σ＊
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2
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；
饱和烷烃的分子吸收光谱出现在远紫外区； 吸收波长λ <200 nm； 例：甲烷的λ max为125nm , 乙烷λ max为135nm 。 只能被真空紫外分光光度计检测到； 作为溶剂使用；
max(甲醇) max(水) max(氯仿)
n → p*跃迁：蓝移； ；
max(正己烷)
p → p* n → p*
230 329
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238 315
237 309
243 305
溶剂的影响
苯 酰 丙 酮 1 1：乙醚 2：水
2
250
300
极性溶剂使精细结构 消失；
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精品课件！
11:51:47
精品课件！
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(三) 金属离子影响下的配位体内π→π＊跃迁 金属离子的微扰，将引起配位体吸收波长和 强度的变化。变化与成键性质有关，若共价 键和配位键结合，则变化非常明显。 茜素磺酸钠： 弱酸性介质：黄色（λ max=420nm） 弱碱性介质：紫红色（λ max=560nm ）
一、有机物吸收光谱与电子跃迁
（一）电子跃迁类型
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电子、π电子、n电子。 s*
E p 分子轨道理论：成键轨道—反键轨道。
s
H
C H
OnKR Nhomakorabeap*
E,B
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ΔΕ大小顺序为：
紫外吸收光谱的原理
紫外吸收光谱的原理
紫外吸收光谱法是一种基于分子吸收特定波长紫外光后发生电子能级跃迁的分析方法。
在紫外光照射下，物质分子会吸收特定波长的光，导致光强减弱。
通过测量不同波长下的光强，可以获得物质的紫外吸收光谱。
紫外吸收光谱的产生与分子内部的电子分布和分子轨道上的电子跃迁有关。
当紫外光照射物质分子时，分子中的电子会吸收特定波长的光能，从基态跃迁到激发态。
这些激发态的电子在返回基态时会释放出能量，表现为特定波长的光。
不同物质由于分子结构和电子分布不同，其紫外吸收光谱也具有特征性。
因此，通过对比已知物质的紫外吸收光谱，可以确定待测物质的主要成分。
此外，紫外吸收光谱还可以用于研究分子结构、化学键性质等。
总之，紫外吸收光谱法是一种基于分子吸收特定波长紫外光后发生电子能级跃迁的分析方法，具有广泛的应用价值。
紫外可见吸收光谱基本原理
305
300
乙酰苯紫外光谱图
羰基双键与苯环共扼：
K 带强；苯的 E2 带与 K 带合
并，红移； 取代基使B带简化；
氧上的孤对电子：
R带，跃迁禁阻，弱；
C H3 C O
np ; R带
p p ; K带
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（二）生色团与助色团
生色团： 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—CN等。 助色团： 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n—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。
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苯环上助色基团对吸收带的影响
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苯环上发色基团对吸收带的影响
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(三) 溶剂对吸收光谱的影响
C
n<p
O
C
C
p
n > p
p
n n
p p
p
n
p
p p 极性
max(水)
C
O
非极性 极性
max(氯仿)
C
C
非极性
非极性 → 极性 n → p*跃迁：蓝移； ； p → p*跃迁：红移； ；
二、无机化合物的吸收光谱
金属配合物的紫外光谱产生机理主要有三种类型：
(一 )
d-d 配位场跃迁和 f – f 配位场跃迁
紫外吸收光谱基本原理
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光的互补：蓝 黄
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2.物质对光的选择性吸收及吸收曲线
M + h 基态 → M* 激发态 M + 热
M + 荧光或磷光
E1
（△E）
E2
• E = E2 - E1 = h
• 量子化 ；选择性吸收 • 吸收曲线与最大吸收 波长 max • 用不同波长的单色光 照射，测吸光度;
也提供分子结构的信息。通常将在最大吸收波长处测得的摩
尔吸光系数ε max也作为定性的依据。不同物质的λ max有时
可能相同，但ε max不一定相同；
（6）吸收谱带强度与该物质分子吸收的光子数成正比，定 量分析的依据。
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二、有机物吸收光谱与电子跃迁
ultraviolet spectrometry of organic compounds
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苯环上助色基团对吸收带的影响
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苯环上发色基团对吸收带的影响
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2. 立体结构和互变结构的影响
H C C H
顺反异构： 顺式：λmax=280nm；
εm；εmax=29000
H C C H
O H 3C C OH H 3C C H C H2 C
极性
非极性
n → p*跃迁：兰移； ；e
max(正己烷) max(氯仿)
p → p*跃迁：红移； ；e
max(甲醇) max(水)
pp np
230 329
07:18:51
238 315
237 309
243 305
溶剂的影响
苯 酰 丙 酮 1 1：乙醚 2：水
紫外-可见吸收光谱
6.生化反应动力学的研究
如果某生化反应中一种反应物的浓度发生变化， 则可以利用紫外-可见吸收光谱研究反应进行的快慢 即反应的动力学。例如在酶反应中，底物的减少会使 其吸收幅度下降，产物的吸收峰幅度增加，因此可以 利用底物或产物吸收峰的变化来研究反应的进行情况 及其反应速度。
乳酸脱氢酶
乳酸盐 + NHD+
2. 纯度的检验
如果有机物在紫外可见光区没有明 显的吸收峰，而杂质在紫外区区有较强 的吸收，则可利用紫外光谱检验化合物 的纯度。
3. 样品浓度的测定
根据吸收定律: A=εcl
同一物质的消光系数ε是一定的，因 此在光径相同的样品池中，A与样品浓度c 成正比。
• 比较法
• 标准曲线
配置一系列不同浓度的标准溶液，在波 长最佳处分别测定标准溶液的吸光度A，然后 一浓度为横坐标，以相应的A为纵坐标绘制出 标准曲线。
1. 化合物的鉴定
利用紫外光谱可以推导有机化合物的分子骨架 中是否含有共轭体系，如CH2=CH-CH=CH2 ， CH2=CH-CH=O ，CH2=CH-C≡N ，苯环等，利用 紫外光谱鉴定有机化合物远不如利用红外有效，因 为紫外光谱特征性不强。
苯丙氨酸 酪氨酸 色氨酸
具有环状共轭双键
鉴定的方法
时，测量到的透射光的强度与入射光强度之差即为样品 对入射光的吸收。
Io
It
A=lg（Io/It）
二.紫外光谱的特点
1. 紫外吸收光谱所对应的电磁波波长短，能量大， 反映分子中价电子能级跃迁的情况，主要用于
共轭体系及芳香族化合物的分析。
2. 但是由于谱峰宽，重叠多，而不是像红外吸收 光谱或核磁共振谱那样得到的是各个特定化学 键的峰。
丙酮酸盐 + NADH + H+
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紫外吸收光谱原理
紫外吸收光谱是一种分析化学方法，用于测定物质在紫外光区域的吸收能力。
其原理是通过测量样品吸收能力与无样品的参比溶液吸收能力之间的差异来确定样品中的化学物质的浓度或质量。
在紫外区域，物质分子的电子处于激发状态，当有足够能量的光照射时，分子中的电子会从基态跃迁至激发态。
这个跃迁的能量取决于分子结构和基态能级的能量，因此不同的化学物质会在不同的波长处吸收光线。
利用这个原理，可以制备各种标准溶液，通过在不同的波长处对标准溶液和待测样品溶液的吸光度进行测量，可以计算出待测样品中的化学物质的浓度或质量。
紫外吸收光谱在生命科学、医学、食品工业、环境监测等领域广泛应用。
它不仅能够快速准确地测定样品中的各种化学物质，还可以帮助科学家们研究化学物质在不同波长下的吸收行为，从而更深入地了解化学物质的特性和反应机制。
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