吸收光谱测量基本原理

合集下载

红外吸收光谱的基本原理

红外吸收光谱的基本原理

红外吸收光谱的基本原理一、分子的振动与红外吸收任何物质的分子都是由原子通过化学键联结起来而组成的。

分子中的原子与化学键都处于不断的运动中。

它们的运动,除了原子外层价电子跃迁以外,还有分子中原子的振动和分子本身的转动。

这些运动形式都可能吸收外界能量而引起能级的跃迁,每一个振动能级常包含有很多转动分能级,因此在分子发生振动能级跃迁时,不可避免的发生转动能级的跃迁,因此无法测得纯振动光谱,故通常所测得的光谱实际上是振动-转动光谱,简称振转光谱。

1、双原子分子的振动分子的振动运动可近似地看成一些用弹簧连接着的小球的运动。

以双原子分子为例,若把两原子间的化学键看成质量可以忽略不计的弹簧,长度为r (键长),两个原子分子量为m 1、m 2。

如果把两个原子看成两个小球,则它们之间的伸缩振动可以近似的看成沿轴线方向的简谐振动,如图3—2。

因此可以把双原子分子称为谐振子。

这个体系的振动频率υ(以波数表示),由经典力学(虎克定律)可导出:C ——光速(3×108 m/s )υ= K ——化学键的力常数(N/m ) μ——折合质量(kg ) μ= 如果力常数以N/m 为单位,折合质量μ以原子质量为单位,则上式可简化为υ=130.2 双原子分子的振动频率取决于化学键的力常数和原子的质量,化学键越强,相对原子质量越小,振动频率越高。

H-Cl 2892.4 cm -1 C=C 1683 cm -1C-H 2911.4 cm -1 C-C 1190 cm -1同类原子组成的化学键(折合质量相同),力常数大的,基本振动频率就大。

由于氢的原子质量最小,故含氢原子单键的基本振动频率都出现在中红外的高频率区。

2、多原子分子的振动1¦Ð¦Ì2c K m 1m 2m 1m2+K μ(1)、基本振动的类型多原子分子基本振动类型可分为两类:伸缩振动和弯曲振动。

亚甲基CH 2的各种振动形式。

对称伸缩振动 不对称伸缩振动亚甲基的伸缩振动 剪式振动 面内摇摆 面外摇摆 扭曲变形面内弯曲振动 面外弯曲振动亚甲基的基本振动形式及红外吸收A 、伸缩振动 用υ表示,伸缩振动是指原子沿着键轴方向伸缩,使键长发生周期性的变化的振动。

原子吸收光谱法基本原理

原子吸收光谱法基本原理

原子吸收光谱法基本原理【任务分析】通过日常生活中的实例,使学生自然地将样品、光、分析联系在一起,理解产生原子吸收光谱的原理。

【任务实施】1、原子吸收分光光度计的基本原理(1)共振线和吸收线任何元素的原子都由原子核和围绕原子核运动的电子组成。

这些电子按其能量的高低分层分布,而具有不同能级,因此一个原子可具有多种能级状态。

在正常状态下,原子处于最低能态(这个能态最稳定)称为基态。

处于基态的原子称基态原子。

基态原子受到外界能量(如热能、光能等)激发时,其外层电子吸收了一定能量而跃迁到不同能态,因此原子可能有不同的激发态。

当电子吸收一定能量从基态跃迁到能量最低的激发态时所产生的吸收谱线,称为共振吸收线,简称共振线。

当电子从第一激发态跃回基态时,则发射出同样频率的光辐射,其对应的谱线称为共振发射线,也简称共振线。

由于不同元素的原子结构不同,其共振线也因此各有其特征。

由于原子的能态从基态到最低激发态的跃迁最容易发生,因此对大多数元素来说,共振线也是元素的最灵敏线。

原子吸收光谱分析法就是利用处于基态的待测原子蒸气对从光源发射的共振发射线的吸收来进行分析的,因此元素的共振线又称分析线。

(2)谱线轮廓与谱线变宽①谱线轮廓从理论上讲,原子吸收光谱应该是线状光谱。

但实际上任何原子发射或吸收的谱线都不是绝对单色的几何线,而是具有一定宽度的谱线。

若在各种频率ν下,测定吸收系数νK, K为纵坐标,ν为横坐标,可得如图5-9所示曲线,称为吸收曲线。

曲线极大值对应的以ν频率ν称为中心频率。

中心频率所对应的吸收系数称为峰值吸收系数。

在峰值吸收系数一半(νK/2)处,吸收曲线呈现的宽度称为吸收曲线半宽度,以频率差ν∆表示。

吸收曲线的∆的数量级约为10-3~10-2 nm(折合成波长)。

吸收曲线的形状就是谱线轮廓。

半宽度ν②谱线变宽原子吸收谱线变宽原因较为复杂,一般由两方面的因素决定。

一方面是由原子本身的性质决定了谱线自然宽度;另一方面是由于外界因素的影响引起的谱线变宽。

一、吸收光谱法的基本原理

一、吸收光谱法的基本原理

一、吸收光谱法的基本原理吸收光谱法就是利用气体的这种特性来测定排放烟气中所含有的气体成分及其浓度,它是进行定量分析的有用工具,可以用于常量和超微量组分的测定,也可以对多组分同时测定。

紫外——可见吸收光谱定量分析的理论依据依然是Lambert-Beer 定律。

在某一波长λ下,当一束光强为I 0(λ)的测量光照射到被测量区域,被气体分子吸收后,透射光强减弱为I (λ),如图2-2所示。

根据Lambert-Beer 定律,可得:)(0)()(λσλλLc e I I -=(2-9)I(λ)=I0e-LC σ(λ) 式中:C ——为被测气体浓度, L ——为测量光程长度,σ(λ) ——为气体分子的吸收系数。

二、差分吸收光谱法的基本原理自1975年差分吸收光谱法(DOAS )被提出[31~33],并于以后用于测量大气中污染气体浓度开始,就逐渐在环境检测领域得到了广泛的应用。

人们使用差分吸收光谱法可以监测到同温层中的HONO 、OH 、NO 3、BrO 、ClO 等这几种重要的污染气体、也可以利用一些气体如:NO 2、NO 、NH 3、ClO 、IO 、O 3、SO 2、CS 2、HCHO 和许多的芳烃化合物等在紫外和可见光区域的吸收特性来监测它们的浓度[24]、还可以利用吸收光谱结构计算后的残留结构发现新的污染气体。

差分吸收光谱法最主要的优点是可以在不受被测对象化学行为干扰的情况下来测量到它们的绝对浓度。

也正是因为这一点,差分吸收光谱法常用来测量那些化学行为较活泼的气体,例如:OH ,NO 3,BrO 等; 另外差分吸收光谱法还可以通过分析几种气体在同一波段的重叠吸收光谱,来同时测定几种气体的浓度。

差分吸收光谱法正是具有这些优点,才实现了多种气体的在线同时测量和监测仪器的在线化。

差分吸收光谱法测量污染气体浓度的典型测量装置如图3-1所示[24]。

由稳定光源发出强度为)(0λI 的一束光,经透镜后形成平行光束,平行光束经过含有气体的测量室后,由于各种不同气体的吸收及空气分子和气溶胶粒子的散射作用,强度衰减为),(L I λ,根据Lambert-Beer 定律,),(L I λ的大小由(3-1)式给出:)(}),(),()](),,([exp{)(),(00λλελερλσλλN dl l l l T p I L I LjM R j ABS j +--⨯-=⎰∑(3-1)其中气体j 的吸收特性由吸收截面积),,(T p ABS j λσ定义,在光程l 点的吸收截面积是波长λ、压力p 、温度T 的函数,它与气体分子数量密度)(l j ρ的乘积反映了气体吸收的光谱特性;气溶胶的米氏散射和瑞利散射分别用),(l R λε和),(l M λε表示,它们也是波长λ和光程l 的函数;)(λN 是光子噪声,它与),(L I λ有关。

吸收光谱测量基本原理

吸收光谱测量基本原理

吸收光谱测量基本原理吸收光谱测量是一种通过测量物质对光的吸收而获取样品组成和浓度信息的分析方法。

其基本原理是光通过样品时,被样品中的分子、原子或离子吸收所产生的吸收现象,会导致光的强度降低或光谱产生变化,并可用于定量、定性分析。

首先,光的吸收主要由两个过程引起:光的吸收和光的散射。

而在吸收过程中,分子、原子或离子通过吸收光子的能量,使其处于激发状态,从而导致光的吸收。

这些被吸收的光子会激发分子、原子或离子中的电子到更高的能级,形成激发态。

随后,这些激发态的分子、原子或离子有多种可能的释放方式,如自发辐射、非辐射跃迁(即振动和转动跃迁)以及碰撞和化学反应。

在实际测量中,常用的测量设备是分光光度计(Spectrophotometer)。

当光通过样品时,分光光度计会将入射光和通过样品后的光进行比较,通过测量样品中光的吸收量来得到样品的吸收光谱。

吸收光谱由一系列波长组成,这些波长是光通过样品时被吸收的波长。

根据比尔-朗伯定律(Beer-Lambert Law),光的吸收与经过吸光度比或光强度的差异成正比,即A = εcl,其中A为吸光度,ε为摩尔吸光系数(Molar Absorptivity),c为被测物质的浓度,l为光程(光通过样品的路径长度)。

波长是光谱测量的重要参数之一、不同物质对各种波长的光都有不同程度的吸收能力,因此通过测量样品在不同波长下的吸光度,可以得到吸收光谱。

吸收光谱可以用来确定物质的特征波长,即物质对其中一波长的光谱吸收最大。

这种特征波长的选择是根据被测样品中物质的性质和测量目的来确定的。

比如,在生物化学研究中,常用280nm波长的紫外吸收来测量蛋白质的浓度,因为蛋白质在此波长具有较高的吸光度。

吸收光谱测量的应用非常广泛。

在环境监测中,可以用来检测水中的污染物质浓度,比如重金属离子、有机污染物等;在药物分析中,可以测量药物的浓度和纯度;在生物学研究中,可以测量细胞中的DNA、RNA、蛋白质等的浓度;还可以用于色素、染料、食品、化妆品等行业的质量控制和监测等。

原子吸收光谱法的基本原理

原子吸收光谱法的基本原理

第一节 基本原理
∫K d = e2N0ƒ/mc
2,峰值吸收
第一节 基本原理
1
2
3
4
5
在一般原子吸收测量条件下,原子吸收轮廓取决于 Doppler (热变宽)宽度,通过运算可得峰值吸收系数: K0 = 2/△D(ln2/)1/2 e2N0ƒ/mc 可以看出,峰值吸收系数与原子浓度成正比,只要能测出K0 就可得出N0。 3,锐线光源 锐线光源是发射线半宽度远小于吸收线半宽度的光源,如空心阴极灯。在使用锐线光源时,光源发射线半宽度很小,并且发射线与吸收线的中心频率一致。这时发射线的轮廓可看作一个很窄的矩形,即峰值吸收系数
Ni / N0 = gi / g0 exp(- Ei / kT) Ni与N0 分别为激发态与基态的原子数; gi / g0为激发态与基态的统计权重,它表示能级的简并度;T为热力学温度; k为Boltzman常数; Ei为激发能。 从上式可知,温度越高, Ni / N0值越大,即激发态原子数随温度升高而增加,而且按指数关系变化;在相同的温度条件下,激发能越小,吸收线波长越长,Ni /N0值越大。尽管如此变化,但是在原子吸收光谱中,原子化温度一般小于3000K,大多数元素的最强共振线都低于 600 nm, Ni / N0值绝大部分在10-3以下,激发态和基态原
第一节 基本原理
第一节 基本原理
01
03
05
02
04
第一节 基本原理
由图可知,在频率 0处透过光强度最小,即吸收最大。若将吸收系数对频率作图,所得曲线为吸收线轮廓。原子吸收线轮廓以原子吸收谱线的中心频率(或中心波长)和半宽度 表征。中心频率由原子能级决定。半宽度是中心频率位置,吸收系数极大值一半处,谱线轮廓上两点之间频率或波长的距离。 谱线具有一定的宽度,主要有两方面的因素:一类是由原子性质所决定的,例如,自然宽度;另一类是外界影响所引起的,例如,热变宽、碰撞变宽等。 1,自然宽度

原子吸收光谱仪的原理

原子吸收光谱仪的原理

原子吸收光谱仪的原理
原子吸收光谱仪是一种非常重要、应用广泛的分析仪器。

其主要用于分析金属元素、非金属元素等物质的化学成分,具有分析速度快、准确度高等特点,被广泛应用于环保检测、食品安全、医药检验等领域。

原子吸收光谱仪的主要原理是:测量样品中特定元素的原子在吸收特定波长的光谱线时所发生的吸收现象。

当特定元素的原子处于基态时,其外层电子处于最低能量状态,这个状态被称为基能级。

当被加热或载入电子高能级时,原子中的某些电子会跃迁到更高的能级,这个跃迁产生的能量就会以光的形式释放出来,即发射光。

而当被另外一种波长的光线照射时,这个过程就反过来了:原子中的某些电子被激发跳回基态,同时吸收掉了外界光束中相应波长的光线,这就是原子吸收光谱。

通过测量样品中特定元素的吸收光谱,我们就可以确定样品中的这种元素的含量。

在原子吸收光谱仪中,光源发出一束特定波长的光线,并通过被分光镜分离出单色光束。

这束光束通过样品后,被接收器接收。

如果样品中存在特定元素的原子,这些原子就会吸收掉特定波长的光线。

衰减后的光束就会被接收器接收,其信号被转换为数字信号,并显示在数字屏幕上。

原子吸收光谱仪利用这种原理进行分析,可以实现快速、准确、高灵敏度的分析结果。

在使用原子吸收光谱仪进行分析时,需要经过一定的样品预处理、使用标准品校准等步骤。

样品预处理主要是将样品清洁除杂、消解等步骤,以便更好地进行分析;而使用标准品校准,则是为了保证测得的结果的准确性和可靠性。

总之,原子吸收光谱仪在现代科学研究、工业生产和环境检测等领域中具有重要的应用价值。

了解其原理,并规范使用方法和步骤,有助于保证分析结果的准确性和可靠性。

吸收光谱的原理

吸收光谱的原理

吸收光谱的原理
吸收光谱是一种用来研究物质吸收光线的性质和规律的方法。

在物质吸收光线
的过程中,光的能量被物质吸收,使得物质的电子激发或跃迁,从而产生吸收光谱。

吸收光谱的原理是基于物质对特定波长的光线吸收的规律性,通过对吸收光谱的测定和分析,可以了解物质的结构、成分和性质,具有重要的科学研究和应用价值。

在吸收光谱的实验中,通常会使用光源、样品和检测器。

光源发出的光线经过
样品后,一部分光线被样品吸收,而另一部分光线则透过样品,最后被检测器检测到。

通过测量透射光强和入射光强的比值,可以得到样品对不同波长光线的吸收程度,从而得到吸收光谱。

吸收光谱的原理可以通过量子力学的理论来解释。

根据量子力学的理论,物质
的电子在不同能级之间跃迁时会吸收或发射特定波长的光线。

当光线的波长与物质的电子跃迁所需要的能量相匹配时,光线就会被物质吸收,从而产生吸收光谱。

因此,吸收光谱可以反映出物质内部的能级结构和电子跃迁的规律。

在实际应用中,吸收光谱广泛应用于化学、生物、医药、环境等领域。

例如,
通过测定物质的吸收光谱可以确定其成分和浓度,用于化学分析和质量控制;在生物医药领域,吸收光谱可用于药物的质量评价和药效学研究;在环境监测中,通过测定大气、水体和土壤中的吸收光谱可以了解污染物的分布和浓度。

总之,吸收光谱是一种重要的光谱分析方法,它的原理基于物质对特定波长光
线的吸收规律,通过测定和分析吸收光谱可以了解物质的结构、成分和性质,具有广泛的科学研究和应用价值。

在未来的研究和实践中,吸收光谱将继续发挥重要作用,为人类的科学探索和生产生活带来更多的成果和便利。

原子吸收光谱的基本原理

原子吸收光谱的基本原理

原子吸收光谱的基本原理
原子吸收光谱是由单个原子吸收紫外光进行谱线分析计量测定所采用的一种光谱技术。

它的基本原理是原子吸收既定量的紫外光,在激发几何条件下,利用光谱仪测量紫外光,可判断物质中元素的含量。

吸收光谱分析定量的原理是物质会吸收一定波长的外界光,吸收程度与物质中原子含量成比例,将原子含量与原子峰位置或峰高度联系起来,从而实现定量分析。

原子的激发原理是基于电子前进理论的结果。

电子前进理论认为,电磁波通过空气或其它物质时,在特定波长处会激发原子的电子,使其从低能级的原子态升至高能级的离子态,且所用的电磁波的波长和原子每次跃迁所需的能量相一致,于是就出现了原子吸收谱线,即原子吸收光谱。

由原子激发衍生出来的原子吸收光谱可以用来定量和定性分析.在样品中,原子被激发为高能状态,之后电子崩溃跃迁以较低的能级,而这些外部紫外光可在具体波长处激发这些原子,当激发发生时,原子将失去其能级并吸收一定的能量。

因此,根据激发进步理论和原子结构理论,原子将排列一系列的激发电子态,每一级的激发态和原子中的电子能级有关,只有特定的电磁波可以激发电子,消耗的能量作为原子的半宽或原子的谱线能量。

原子吸收光谱分析也受到单色外界激发而引发的同源谱线干扰的影响。

在实际应用中,应尽量减少激发强度,提高谱线能量信号和测定精度,从而避免此类可能的干扰现象。

总之,原子吸收光谱是一种基于电子前进理论的光谱技术,可以通过原子吸收的紫外光进行谱线的分析计量测定,从而实现物质中元素定量的测定。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

吸收光谱简介纯白光为一连续的从红色到紫色的光谱,但当白光穿过一个有色宝石,一定颜色或波长可被宝石所吸收,这导致该白光光谱中有一处或几处间断,这些间断以暗线或暗带形式出现。

许多宝石显示出在可见光谱中吸收带或线的特征样式,其完整的样式被称为"吸收光谱"。

吸收光谱处于基态和低激发态的原子或分子吸收具有连续分布的某些波长的光而跃迁到各激发态,形成了按波长排列的暗线或暗带组成的光谱。

吸收光谱是温度很高的光源发出来的白光,通过温度较低的蒸汽或气体后产生的,如让高温光源发出的白光,通过温度较低的钠的蒸汽就能生成钠的吸收光谱。

这个光谱背景是明亮的连续光谱。

而在钠的标识谱线的位置上出现了暗线。

通过大量实验观察总结出一条规律,即每一种元素的吸收光谱里暗线的位置跟他们明线光谱的位置是互相重合的。

也就是每种元素所发射的光的频率跟它所吸收的光频率是相同的。

太阳光谱是一种吸收光谱,是因为太阳发出的光穿过温度比太阳本身低得多的太阳大气层,而在这大气层里存在着从太阳里蒸发出来的许多元素的气体,太阳光穿过它们的时候跟这些元素的标识谱线相同的光都被这些气体吸收掉了。

因此我们看到的太阳光谱是在连续光谱的背景上分布着许多条暗线。

这些暗线是德国物理学家夫琅和费首先发现的称为夫琅和费线。

吸收光谱高温物体发出的白光(其中包含连续分布的一切波长的光)通过物质时,某些波长的光被物质吸收后产生的光谱,叫做吸收光谱。

例如,让弧光灯发出的白光通过温度较低的钠气(在酒精灯的灯心上放一些食盐,食盐受热分解就会产生钠气),然后用分光镜来观察,就会看到在连续光谱的背景中有两条挨得很近的暗线(见彩图8.分光镜的分辨本领不够高时,只能看见一条暗线).这就是钠原子的吸收光谱.值得注意的是,各种原子的吸收光谱中的每一条暗线都跟该种原子的发射光谱中的一条明线相对应.这表明,低温气体原子吸收的光,恰好就是这种原子在高温时发出的光.因此,吸收光谱中的谱线(暗线),也是原子的特征谱线,只是通常在吸收光谱中看到的特征谱线比明线光谱中的少光谱分析光谱分析由于每种原子都有自己的特征谱线,因此可以根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成.这种方法叫做光谱分析.做光谱分析时,可以利用发射光谱,也可以利用吸收光谱.这种方法的优点是非常灵敏而且迅速.某种元素在物质中的含量达10-10克,就可以从光谱中发现它的特征谱线,因而能够把它检查出来.光谱分析在科学技术中有广泛的应用.例如,在检查半导体材料硅和锗是不是达到了高纯度的要求时,就要用到光谱分析.在历史上,光谱分析还帮助人们发现了许多新元素.例如,铷和铯就是从光谱中看到了以前所不知道的特征谱线而被发现的.光谱分析对于研究天体的化学组成也很有用.十九世纪初,在研究太阳光谱时,发现它的连续光谱中有许多暗线(参看彩图9,其中只有一些主要暗线).最初不知道这些暗线是怎样形成的,后来人们了解了吸收光谱的成因,才知道这是太阳内部发出的强光经过温度比较低的太阳大气层时产生的吸收光谱.仔细分析这些暗线,把它跟各种原子的特征谱线对照,人们就知道了太阳大气层中含有氢、氦、氮、碳、氧、铁、镁、硅、钙、钠等几十种元素.吸收光谱分类原子吸收光谱技术参数波长范围: 189-900nm主要特点1. 狭缝:狭缝的宽度自动选择,狭缝的高度自动选择。

2. 检测器:全谱高灵敏度阵列式多象素点CCD固态检测器,含有内置式低噪声CMOS电荷放大器阵列。

样品光束和参比光束同时检测。

3. 灯选择:内置两种灯电源,可连接空心阴极灯和无极放电灯;通过WinLab32软件由计算机控制灯的选择和自动准直,可自动识别灯名称和设定灯电流推荐值。

燃烧系统:可调式通用型雾化器,高强度惰性材料预混室,全钛燃烧头。

排液系统:排液系统前置以利于随时检测4. 火焰进样系统:火焰系统具有悬浮液直接进样功能,可以直接分析悬浮奶粉等,并有实际应用。

5. 石墨炉: 内、外气流由计算机分别单独控制。

管外的保护气流防止石墨管被外部空气氧化。

从而延长管子寿命,内部气流则将干燥和灰化步骤气化的基体成份清出管外。

石墨炉的开、闭为计算机气动控制以便于石墨管的更换。

6. 电源:石墨炉电源内置,整个仪器为一个整体。

温度控制红外探头石墨管温度实时监控,具有电压补偿和石墨管电阻变化补偿功能。

7. 石墨管:标准配置为一体化平台(STPF)热解涂层石墨管8. 石墨炉进样系统:石墨炉进样系统具有悬浮液直接进样功能,可以直接分析果酒、果汁、食用植物油、悬浮奶粉等,并有实际应用。

9. 联用:无论火焰还是石墨炉,均具有与FIAS、FIMS、气相色谱(GC)、液相色谱(HPLC)、热分析(TA)等仪器联用的功能和接口。

FIAS与紫外联用,具有亚硝酸根、氨基酸的分析功能。

具有间接法分析硫酸根、磷酸根、氯离子的能力。

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)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&reg;所需能量高&reg;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&reg;所需能量较低&reg;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&reg; 收峰紫外区(l 200nm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227 nm, e 约为900 L/mol·cm ,属于中强吸收。

4. n- p*跃迁n- p*能量低&reg; 吸收峰在近紫外、可见区(l 200 ~ 700nm)含有杂原子的不饱和基团,如-C=O,-C&ordm;N 等,例如:丙酮:n- p*跃迁,lmax 280nm左右(同时也可产生p-p*跃迁),属于弱吸收, e < 500 L/mol·cm .各种跃迁所需能量大小次序为:s - s* > n- s* &sup3; p-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;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,-C&ordm;C- 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- 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、–Br 等(具有未成键电子轨道n 的饱和官能团)当这些基团单独存在时一般不吸收紫外-可见区的光辐射。

但当它们与具有轨道的生色基团相结合时,将使生色团的吸收波长长移(红移),且使吸收强度增强。

(助色团至少要有一对与生色团p 电子作用的孤对电子)紫外吸收光谱一、紫外吸收光谱的产生吸光物质分子吸收特定能量(波长)的电磁波(紫外光)产生分子的电子能级跃迁。

二、电子跃迁类型1. 分子轨道有机分子中常见的分子轨道:σ轨道、π轨道和非键轨道(未共用电子对n)分子轨道图:2. 电子跃迁(transition)类型(1)σ~σ*跃迁:由饱和键产生,能级差大,吸收光波波长短,吸收峰多处于真空紫外区。

(2)n~ σ*跃迁:含N, O, S, X的化合物中,吸收带较弱。

CH3OH CH3Cl CH3Br CH3Iλmax 177 173 202 257εmax 200 264 378 900(3)π~π*跃迁:不饱和化合物,尤其是存在共轭体系的化合物。

εmax较大,λmax较大。

(4)n~ π*跃迁:含π键和n 电子的体系。

λmax较大,εmax较小。

能级跃迁图:三、吸收带(bands)1<ε 1. R吸收带(Radikalartin):由n→π*跃迁产生,强度弱, log2. K吸收带(Konjugierte):由π→π*跃迁产生,强度强, log > 43. B吸收带(Benzenoid):苯环π→π*跃迁产生,230-270nm,中心在254nm处,宽而弱,有精细结构,是苯环的特征吸收4. E吸收带(Ethylenic):芳环中碳碳双键π→π*跃迁产生,在184(E1)和203(E2)nm 处。

四、有关术语1. 发色团(chromophore)C=C、C=O、COOH、COOR、NO2、N=N、芳基等含有p电子的基团。

2. 助色团(auxochrome)OH、OR、X、NH2、NO2、SH等含有n电子的基团,与发色团相连可使最大吸收波长红移。

3. 红移(red shift or bathochromic shift)最大吸收波长向长波移动。

4. 兰移(blue shift or hypsochromic shift)最大吸收波长向短波移动。

5.增色效应:使吸收带的吸收强度增加的效应6.减色效应:使吸收带的吸收强度降低的效应常见生色团和助色团影响紫外吸收光谱的因素跃迁的类型发色团和助色团的影响样品溶液浓度的影响共轭体系的形成使吸收红移空间效应:空间位阻,外部因素:溶剂效应,PH值影响半导体激光光谱吸收技术基本原理半导体激光光谱吸收技术(diodelaser absorptionspectroscopy,DLAS)最早于20世纪70年代提出。

相关文档
最新文档