可见分子吸收光谱法
合集下载
紫外-可见吸收光谱法概述.
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Δ Ε v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Δ Ε e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；
15:10:24
e
(3)可见光区:400-800nm
物质颜色于吸收光颜色的关系： 互补色 250 3 300
带状光谱：电子跃迁的同时，伴随着振动转动能级的跃迁
15:10:24
能级跃迁
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 。
（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。
15:10:24
分子具有三种不同能级：电子能级、振动能级和转动能级
三种能级都是量子化的，且各自具有相应的能量。 分子的内能：电子能量Ee 、振动能量Ev 、转动能量Er 即: E＝Ee+Ev+Er ΔΕe>ΔΕv>ΔΕr
15:10:24
讨论：
（1）跃迁
15:10:24
2.物质对光的选择性吸收及吸收曲线
M + h → M* M + 热
基态
E1 （△E）
激发态
E2
M + 荧光或磷光
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;
15:10:24
3.吸收曲线的讨论：
①同一种物质对不同波长光的吸光度不同。吸光度最大处
（2） 振动能级的能量差Δ Ε v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Δ Ε e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；
15:10:24
e
(3)可见光区:400-800nm
物质颜色于吸收光颜色的关系： 互补色 250 3 300
带状光谱：电子跃迁的同时，伴随着振动转动能级的跃迁
15:10:24
能级跃迁
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 。
（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。
15:10:24
分子具有三种不同能级：电子能级、振动能级和转动能级
三种能级都是量子化的，且各自具有相应的能量。 分子的内能：电子能量Ee 、振动能量Ev 、转动能量Er 即: E＝Ee+Ev+Er ΔΕe>ΔΕv>ΔΕr
15:10:24
讨论：
（1）跃迁
15:10:24
2.物质对光的选择性吸收及吸收曲线
M + h → M* M + 热
基态
E1 （△E）
激发态
E2
M + 荧光或磷光
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;
15:10:24
3.吸收曲线的讨论：
①同一种物质对不同波长光的吸光度不同。吸光度最大处
分子吸收光谱法
分子吸收光谱法
分子吸收光谱法是一种常用的分析方法，用于测定分子在特定波长范围内对光的吸收情况。
该方法利用分子在特定波长的光照射下，能够吸收光的能量，从而产生吸收峰。
分子吸收光谱法可用于研究物质的结构、测定物质的浓度以及研究反应动力学等。
常见的分子吸收光谱法包括紫外-可见吸
收光谱(UV-Vis)、红外吸收光谱(IR)和核磁共振光谱(NMR)等。
紫外-可见吸收光谱是最常用的分析方法之一，它通过测量分
子在紫外到可见光波长范围内吸收的光强来推断分子结构和浓度。
分子在特定波长下的吸收峰强度与分子中特定化学键的存在和浓度成正比。
红外吸收光谱利用物质在红外波长范围内对光的吸收，通过测量红外辐射穿过物质后的强度变化来推断物质的结构和化学键的存在。
红外吸收光谱可以用于鉴定物质的组成、研究其功能基团和判断化学反应的进行。
核磁共振光谱利用物质在磁场中核自旋的能级差别以及对外加射频辐射吸收和发射能量的差别，通过测量样品的核磁共振信号来推断物质的结构和化学环境。
核磁共振光谱可以用于确定分子的立体化学结构、鉴定物质的种类和测定分子的定量。
总之，分子吸收光谱法是一种重要的分析方法，可以用于研究物质的结构和性质，为许多领域的科学研究和实际应用提供有力支持。
紫外-可见吸收光谱法全
8. B带
芳香族化合物ππ*跃迁产生的特征精细结 构吸收带。
特点： ➢ 230~270nm 呈 一 宽 峰 ， 中 心 为 255nm 左 右 ，
且具有精细结构；（用于识别芳香族化合 物） ➢ε~200 L·mol-1·cm-1； ➢ 于极性溶剂中可能消失。
9. E带 也是芳香族化合物ππ*跃迁产生的特征吸 收带。可分为E1和E2带。 特点： E1带约为180nm（ε> 104 L·mol-1·cm-1 ）； E2带约为200nm（ε~ 7000L·mol-1·cm-1 ）。
测定同一化合物在不同极性溶剂中n* 跃迁吸收带，就能计算其在极性溶剂中氢键 的强度。
例：在水中，丙酮的n*吸收带为264.5 nm，
能量452.99 kJ·mol-1；在己烷中，该吸收带为
279 nm，能量为429.40 kJ·mol-1。
丙酮在水中形成的氢键强度为452.99 - 429.40 =
9.1.2 无机化合物的紫外-可见吸收光谱 9.1.2.1 电荷转移跃迁（强吸收） 1. 金属配合物或水合离子
(FeSCN)2+、Cl-(H2O)n 2. 谱峰位置与给受电子能力有关。
Mn+-Lb- hν M(n-1)+-L(b-1)-
电子受体 电子给体
9.1.2.2 配位场跃迁 d-d跃迁和f-f跃迁 特点：ε小，一般位于可见区。
4. 溶剂的选择 ➢ 尽量选用非极性溶剂或低极性溶剂； ➢ 溶剂能很好地溶解被测物，且形成的溶
液具有良好的化学和光化学稳定性； ➢ 溶剂在样品的吸收光谱区无明显吸收。
9.1.4.3 pH的影响
9.2 紫外-可见分光光度计 9.2.1 仪器的基本构造
光源 单色器 吸收池 检测器 信号指示系统
仪器分析第六章UVVIS
C
O
CH3
—环己烷 …水
异丙叉丙酮的紫外-可见光谱
二、溶剂极性对吸收光谱精细结构的影响 例如：对称四嗪在不同溶剂中的吸收光谱
Ⅰ：在蒸汽态中 Ⅱ：在环己烷中 Ⅲ：在水中
★
三、正确选择溶剂 溶剂对紫外-可见吸收光谱影响很大，因此选择溶
剂应注意下列要求： 1.对试样有很好的溶解力，且对试样应是惰性的； 2.在溶解度允许的范围内，尽量选择极性较小的
二、配位场跃迁
过渡金属离子及其化合物除了电荷迁移跃 迁外，还有配位场跃迁。
配位场跃迁的产生：过渡金属离子配合物 在配体的配位场作用下，5个能量相等的d 轨道或7个能量相等的f轨道裂分成几组能 量不等的d轨道或f轨道，当物质吸收光能 后，处于低能级的d电子或f电子可分别跃 迁至高能级的d轨道或f轨道，产生吸收光 谱。
最大吸收峰所对应的波长λmax是化合物中电 子能级跃迁时吸收的特征波长，对鉴定化 合物尤为重要，与λmax相应的εmax也是定性 和定量分析的另一重要参数。
整个吸收光谱的形状决定于物质的性质， 反映物质分子内部能级分布状况，是物质 定性的依据。
▲
6.2有机化合物紫外—可见吸收光谱
一、有机化合物电子跃迁类型 紫外-可见吸收光谱是由分子中价电子在电
能复合成白光的两种颜色的光叫互补色光。物 质所显示的颜色是吸收光的互补色。
KMnO4的颜色及吸收光谱
▲
6.1 分子吸收光谱基本原理
一、电子跃迁产生紫外—可见吸收光谱 分子和原子一样，也有它的特征分子能级，
这些能级是由分子内部运动决定的。
①价电子的运动
分子内部运动
②分子内原子在平衡 位置附近的振动
使电子从给予体外层轨道向接受体相应的 轨道跃迁产生吸收光谱，此过程又称内氧 化-还原。
第五章 紫外可见吸收光谱法
Mn+____Lb-
M(n-1)+____L(b-1)-
电子接受体
电子给予体
Cl- ____(H2O)n Fe3+____OH[Fe3+____SCN-]2+
hv hv hv
Cl ____(H2O)n Fe2+____OH [Fe2+____SCN]2+
吸收谱带较宽、吸收强度大、max≥104，是强吸收带。
不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似max不 变。而对于不同物质，它们的吸收曲线形状和max则 不同。
5-2 有机化合物的紫外-可见吸收光谱
紫外吸收光谱是由于分子中价电子的跃迁而产生的。 因此,分子中价电子的分布和结合情况决定了这种光谱。 与紫外-可见吸收光谱相关的价电子有： ①形成单键的电子；
n
反键轨道
n
n非键轨道
成键轨道 成键轨道
可能的跃迁类型：*；n*；*；n*。
1. 饱和有机化合物
（1）
*
一般发生在远紫外线区，饱和烃类C-C键 甲烷：max=122 nm 乙烷： max=135 nm 因此该类化合物的紫外-可见吸收光谱应用价值很小。 常用作溶剂。
A
1
4 2 3 λ
350 400 nm
(3) 可见光区: 400~800nm
250
300
远紫外区（真空紫外区）的光谱能被大气吸收，不易利 用，所以紫外-可见光谱研究的谱线范围为200~800nm。
电子跃迁的同时，伴随着振动转动能级的跃迁，带状光谱。
A
最大吸收峰 末端吸收 肩峰
max
紫外-可见分光 光度法的定量关系 为A= bc，如何提 高方法的灵敏度？
紫外可见吸收光谱法
紫外可见吸收光谱法开放分类：化学科学收藏分享到顶[1]编辑词条目录∙ 1 概述∙ 2 基本原理∙ 3 特点∙ 4 仪器组成∙ 5 应用∙ 6 影响因素∙展开全部摘要紫外可见吸收光谱法是利用某些物质的分子吸收10～800nm光谱区的辐射来进行分析测定的方法，这种分子吸收光谱产生于价电子和分子轨道上的电子在电子能级间的跃迁，广泛用于有机和无机物质的定性和定量测定。
该方法具有灵敏度高、准确度好、选择性优操作简便、分析速度好等特点。
紫外可见吸收光谱法-概述图4.3分子的紫外可见吸收光谱法是基于分子内电子跃迁产生的吸收光谱进行分析的一种常用的光谱分析法。
分子在紫外-可见区的吸收与其电子结构紧密相关。
紫外光谱的研究对象大多是具有共轭双键结构的分子。
如（图4.3），胆甾酮（a）与异亚丙基丙酮（b）分子结构差异很大，但两者具有相似的紫外吸收峰。
两分子中相同的O=C-C=C共轭结构是产生紫外吸收的关键基团。
紫外-可见以及近红外光谱区域的详细划分如图4.4所示。
紫外-可见光区一般用波长（nm）表示。
其研究对象大多在200-380 nm的近紫外光区和/或380-780 nm的可见光区有吸收。
紫外-可见吸收测定的灵敏度取决于产生光吸收分子的摩尔吸光系数。
该法仪器设备简单,应用十分广泛。
如医院的常规化验中，95%的定量分析都用紫外-可见分光光度法。
在化学研究中，如平衡常数的测定、求算主-客体结合常数等都离不开紫外-可见吸收光谱。
[1]（图）图4.4紫外可见吸收光谱法-基本原理紫外可见吸收光谱的基本原理是利用在光的照射下待测样品内部的电子跃迁，电子跃迁类型有：（1）σ→σ* 跃迁指处于成键轨道上的σ电子吸收光子后被激发跃迁到σ*反键轨道（2）n→σ* 跃迁指分子中处于非键轨道上的n电子吸收能量后向σ*反键轨道的跃迁（3）π→π* 跃迁指不饱和键中的π电子吸收光波能量后跃迁到π*反键轨道。
（4）n→π* 跃迁指分子中处于非键轨道上的n电子吸收能量后向π*反键轨道的跃迁。
(完整版)图吸收光谱曲线
（8） B带
➢ 由芳香族化合物的π →π*跃迁而产生的精 细结构吸收带。
例如： 苯的B带： 摩尔吸光系数：200 L ·mol-1 ·cm-1 吸收峰的位置：230~270nm之间
（9） E带
➢ 芳香族化合物的π →π*跃迁所产生的吸收带， 也是芳香族的特征吸收峰。
苯的紫外吸收光谱
4、影响紫外-可见吸收光谱的因素
（2） 助色团
➢ 助色团是指本身不产生吸收峰，但与生色团 相连时，能使生色团的吸收峰向长波方向移动， 并使其吸收强度增强的基团。
例如：
—NH2 、—OH 、—OR 、—SH 、—SR 、—Cl 、—Br等
（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。
例如：含有杂原子的不饱和基团：
（4） 电荷转移跃迁：
➢ 某些分子同时具有电子给予体和电子接受体， 它们在外来辐射照射下会强烈吸收紫外光或可 见光，使电子从给予体轨道向接受体轨道跃迁， 这种跃迁称为电荷转移跃迁，其相应的吸收光 谱称为电荷转移吸收光谱。
➢ 电荷转移跃迁实质上是一个内氧化还原过程。
例如：某些取代芳烃可产生这种分子内电荷转移 跃迁的吸收带。
➢ n → σ* 跃迁的摩尔吸光系数ε较小
（2） π→ π*跃迁：
➢ 吸收峰处于近紫外光区，在200nm左右，摩
ε 尔吸收系数 max > 104 L ·mol-1 ·cm-1 ，为强吸收带。
例如：含有π电子的基团：
（3） n → π*跃迁：
➢ 近紫外-可见光区，ε<100 L ·mol-1 ·cm-1
3、常用术语 （1） 生色团
➢ 生色团是指分子中能吸收紫外或可见光的 基团，它实际上是一些具有不饱和键和含有 孤对电子的基团。
紫外可见吸收与分子荧光光谱
R'
R
C C
R=H, R'=CH3, λmax =272 nm, εmax=21000 空间阻碍使共轭体系破坏，λmax 蓝移， εmax 减小。
2 取代基的影响
H C H C H H
取代基 -SR 红移距离(nm) 45
-NR2 40
-OR 30
-Cl 5
-CH3 5
助色团取代， π→π*跃迁吸收带发生红移。
－COOR π→π*
5. 常用术语
1) 生色团
能吸收紫外、可见光的结构单元，是含有 非键轨道和π分子轨道的电子体系。
2) 助色团
是能使生色团吸收峰向长波方向位移并增强其 强度的官能团，是带有非键电子对的基团。
–OH, –NH2, –SH及卤族元素
3) 红移和蓝移 (或紫移)
红移：吸收峰的波长λmax向长波方向移动。 蓝移(紫移)：吸收峰的波长λmax向短波方向 移动。
两分子具有相同 的共轭基团
O=C–C =C
共轭基团相
同的不同分子， 紫外、可见吸 收光谱很相似。
异亚丙基丙酮
胆甾醇
不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相 似，λmax不变，浓度越大，吸光度越大；在 λmax处吸光度随浓度变化的幅度最大。
2 Lambert-Beer定律
I0 Ia It Ir I0 Ia It
4 检测器
光电倍增管，二极管阵列检测器
二 紫外-可见分光光度计类型
1 单波长分光光度计
1) 单光束分光光度计
缺点
测量结果易受光源波动性 的影响，误差较大
2) 双光束分光光度计
可自动扫描吸收光谱；
自动消除光源强度变化带来的误差
2 双波长分光光度计
R
C C
R=H, R'=CH3, λmax =272 nm, εmax=21000 空间阻碍使共轭体系破坏，λmax 蓝移， εmax 减小。
2 取代基的影响
H C H C H H
取代基 -SR 红移距离(nm) 45
-NR2 40
-OR 30
-Cl 5
-CH3 5
助色团取代， π→π*跃迁吸收带发生红移。
－COOR π→π*
5. 常用术语
1) 生色团
能吸收紫外、可见光的结构单元，是含有 非键轨道和π分子轨道的电子体系。
2) 助色团
是能使生色团吸收峰向长波方向位移并增强其 强度的官能团，是带有非键电子对的基团。
–OH, –NH2, –SH及卤族元素
3) 红移和蓝移 (或紫移)
红移：吸收峰的波长λmax向长波方向移动。 蓝移(紫移)：吸收峰的波长λmax向短波方向 移动。
两分子具有相同 的共轭基团
O=C–C =C
共轭基团相
同的不同分子， 紫外、可见吸 收光谱很相似。
异亚丙基丙酮
胆甾醇
不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相 似，λmax不变，浓度越大，吸光度越大；在 λmax处吸光度随浓度变化的幅度最大。
2 Lambert-Beer定律
I0 Ia It Ir I0 Ia It
4 检测器
光电倍增管，二极管阵列检测器
二 紫外-可见分光光度计类型
1 单波长分光光度计
1) 单光束分光光度计
缺点
测量结果易受光源波动性 的影响，误差较大
2) 双光束分光光度计
可自动扫描吸收光谱；
自动消除光源强度变化带来的误差
2 双波长分光光度计
- 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、"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、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)。
引起偏离比尔定律的原因
（1）比尔定律本身的局限性
严格的说，比尔定律只适用于稀溶液（c<0.01mol/L)；
当c>0.01mol/L时，将引起吸收组分间的平均距离减小， 以至于每个粒子都可影响其相邻粒子的电荷分布，导致 它们的摩尔吸收系数ε发生改变，从而吸收给定波长的 能力发生变化。由于相互作用的程度与其浓度相关，故
例如：含有杂原子的不饱和基团：
（4） 电荷转移跃迁：
紫外-可见分子吸收光谱法
Ultraviolet and Visible Absorption Spectrometry
Ultraviolet and Visible Spectrophotometry UV-VIS
概述
通过测定分子对紫外-可见光的吸收对物质进 行定性和定量分析。
λ ：190~750nm
（4）多通道分光光度计
以光极管阵列作检测器
光源
透镜
光二极管阵列
试样池
光栅
三、紫外-可见吸收光谱
吸收光谱又称吸收曲线，是以入射光的波长λ
为横坐标，以吸光度A为纵坐标所绘制的A-λ曲线。
最大吸收峰
1、有机化合物的紫外-可见吸收光谱
从化学键的性质看，与紫外-可见吸收光 谱有关的价电子主要有三种： σ电子 ， π电子 ， n 电子（孤对电子）。
根据分子轨道理论，这三种电子的能及高 低为： σ<π<n <π*<σ*
三种价电子可能产生六种形式电子跃迁：
σ→ σ*， σ→ π*， π→ σ*对应的吸收光谱处于 远紫外区，研究少。
（1） n → σ* 跃迁：
吸收光谱出现在远紫外光区和近紫外光区 某些含有氧、氮、硫、卤素等杂原子的基 团（如—NH2、—OH、—SH、—X等）的 有机物可产生n → σ* 跃迁。 例如：CH3OH：λmax=183 nm 、CH3NH：λmax=213 nm
可用下式表示：
A总 A1 A2 A3 An
(1c1 2c2 3c3 ncn )b
3、比尔定律的局限性
当吸收池的厚度b恒定时，以吸光度对浓度作 图应得到一条通过原点的直线。但在实际工作中， 测得的吸光度和浓度之间的线性关系常出现偏差， 即不再遵守比尔定律。
（1）单光束分光光度计
光源
单色器
参比池 试样池
检测器
（2）双光束分光光度计
光源
单色器 斩光器
参比池 试样池
检测器
（3）双波长分光光度计
光源
单色器1 单色器2
1
2
斩光器
试样池
检测器
A A12 ( Aa1 Ab1 ) ( Aa2 Ab2 )
Ab1 Ab2 A Aa1 Aa2 ( a1 a2 )bc 只与待测物有关
使吸光度和浓度间的线性关系偏离了比尔定律。
引起偏离比尔定律的原因
（2）化学偏离
分析物与溶剂发生缔合、解离、溶剂化反应，产生的 生成物与分析物具有不同的吸收光谱，出现化学偏离。
这些反应的进行，会使吸光物质的浓度与溶液的示值 浓度不成比例变化，因而测量结果将偏离比尔定律。
例如：未加缓冲剂的重铬酸钾溶液
一、光吸收定律
1、朗伯-比尔定律
A lg T lg I0 bc 或 A lg T lg I0 abc
I
I
2、吸光度的加和性
当溶液中含有多种对光产生吸收的物质，且各组分之
间不存在相互作用时，则该溶液对波长λ 光的总吸光度A总
等于溶液中每一成分的吸光度之和，即吸光度具有加和性。
n → σ* 跃迁的摩尔吸光系数ε较小
（2） π→ π*跃迁：
吸收峰处于近紫外区，在200nm左右，摩尔
ε 吸收系数 max > 104 L ·mol-1 ·cm-1 ，为强吸收带。
例如：含有π电子的基团：
（3） n → π*跃迁：
近紫外-可见光区，ε<100 L ·mol-1 ·cm-1
Cr2O72
H 2O
2
HCrO
4
2H
2CrO42
引起偏离比尔定律的原因 （3）仪器偏离
是由单色光不纯引起的偏离
二、紫外-可见分光光度计
1、仪器的基本构造
由光源、单色器、吸收池、检测器、信号处理和 读出装置五部分构成
2、仪器类型
主要有：单光束分光光度计、双光束分光光度计、 双波长分光光度计和多通道分光光度计