研究生波谱解析紫外光谱

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波谱分析紫外光谱(研究生)PPT课件

波谱分析紫外光谱(研究生)PPT课件
乙 烯 λ max162nm, 丁二烯 λ max217nm, 己三烯 λ max258nm,
22
K带吸收(德文konjugierte,共轭):是共轭结构中 π→π*跃迁引起的吸收带。 特点:

电子绕原子核做相对运动-
--电子运动能---电子能级 Nhomakorabea因此紫外可见光谱是分子 在入射光的作用下发生价 电子的跃迁而产生的吸收 光谱,属于电子光谱的范 畴。
9
但是,在电子 跃迁的同时,伴随 着振动转动能级的 跃迁,呈现带状光 谱。
10
1.1.2 朗伯-比耳(Lambert-Beer)定 律
由于物质(溶液)对光的吸收,导致透过光的 强度减弱。
13
末端吸收:在短波 长处吸收很大但不 成峰形的部分。
A=0.38
O
最大吸收波长(λ max): 260 nm 最大吸收值对应的波长 肩峰 吸收光谱,又称吸收曲线
14
1.1.3 溶剂的选择
(1)样品在溶剂中溶解良好。 (2)溶剂在测定的波长范围内没有吸收(透明)。透明范
围的最短波长为透明界限。 (3)尽量采用低极性溶剂。 (4)尽量与文献所用溶剂一致。 (5)溶剂挥发性小、不易燃、无毒性、价格便宜等。 (6)所用溶剂与待测组分不发生化学反应。
子或原子团,一般为带有孤电子对的基团,如-OH, -OR, -
NHR, -SH, -SR, -X。
O
OH
Cl
N
16
(3)红移(Red shift):吸收带的最大吸收波长向长波方向移动 的效应。
(4)蓝移(Blue shift):吸收带的最大吸收波长向短波方向移动 的效应。
(5)增色效应(Hyperchromic effect):使吸收带强度增加的效 应。

波谱分析紫外光谱课件

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B带:它是芳香族化合物的特征吸收
带。是苯环振动及π→π* 重叠引起 的,强度较弱,εmax为200-300 。
E带:它也是芳香族化合物的特征吸 收之一。E带可分为E1及E2两个吸收带,
二者都属于π→π* 跃迁。E1带的吸 收峰在184nm左右,εmax>104,是由 苯环内乙烯键上的π电子被激发所致;
I
T
式中A称为吸光度;I0是入射光的强 度,I是透过光的强度,T=I/I0为透射 比,用百分数表示。l是光在溶液中经 过的距离(一般为吸收池的长度)。c 是吸收溶液的浓度。 为吸收系数,在 一定的测试条件下, λmax的ε为常数, 近似表示跃迁几率的大小。
VÉÄÄxzx Éy V{xÅ|áàÜç tÇw V{xÅ|vtÄ XÇz|ÇxxÜ|Çz
波谱化学课件
第一章 紫外光谱
Ultraviolet and Visible Spectroscopy (UV-Vis Spectra)
化学化工学院 VÉÄÄxzx Éy V{xÅ|áàÜç tÇw V{xÅ|vtÄ XÇz|ÇxxÜ|Çz
授课教师:汪敦佳
VÉÄÄxzx Éy V{xÅ|áàÜç tÇw V{xÅ|vtÄ XÇz|ÇxxÜ|Çz
(2)由于电子能级改变的同时,往往伴随有振动、转动能 级的跃迁,所以电子光谱图比较简单,但峰形较宽。一般 来说,利用紫外吸收光谱进行定性分析信号较少。
(3)紫外吸收光谱常用于共轭体系的定量分析,灵敏度高, 检出限低。
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H C
O
n
H

波谱分析课程—紫外光谱

波谱分析课程—紫外光谱

T ---透光率或透射率
I0 ---入射光强度 It ---透射光强度 c ---溶液旳浓度 l ---液层厚度
ε ---摩尔吸光系数
( ε: 浓度为1mol/L旳溶液在1cm旳吸收池中,在一
定波长下测得旳吸光度,是多种物质在一定波长下旳特
征常数)
注释
a. 此定律一般在低浓度时是正确旳,即A与c旳线性关系 只有在稀溶液中才成立。 b. 非单色光入射也会引起对该定律旳偏离(在不同波长 下同一物质旳吸光系数不同),所以入射光应为单色光。
O 300.5nm
292
第二节 紫外光谱仪
紫外光谱仪:紫外光 180~400nm 可见光 400~1000nm
仪器
紫外-可见分光光度计
基本构成
1. 光源
在整个紫外光区或可见光谱区能够发射连续光谱,具 有足够旳辐射强度、很好旳稳定性、较长旳使用寿命。
可见光区:钨灯或卤钨灯作为光源,其辐射波长范围 在350~800 nm。
光谱旳影响。
(4)尽量与文件中所用旳溶剂一致;
EtOH max
204nm(
1120)
(5)选择挥发性小、不易燃、无毒、价格便宜旳溶剂;
(6)所选用旳溶剂不应与待测组分发生化学反应。
六、影响紫外吸收波长旳主要原因
13 共轭效应 共轭体系旳形成使分子旳HOMO能级
升高,LUMO能级降低,π→π* 旳能量降 低。而且共轭体系越长,π→π* 能级差越 小,吸收带发生红移,吸收强度增大,并 出现多种吸收谱带。
当分子中存在共轭体系时,λmax 将随共轭体系旳增 大而向长波方向移动,其吸收谱带出目前近紫外区甚 至可见光区,成为UV研究旳要点对象。
3 n→σ*跃迁
分子中具有O、N、S、X等杂原子,可产生 n→σ* 跃迁,所需能量与 π→π* 跃迁接近,产生旳吸收谱 带一般 200nm左右。

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44
(3). 吸收池
样品室放置各种类型的吸收池(比色皿)和相 应的池架附件。吸收池主要有石英池和玻璃池两种 。在紫外区须采用石英池,可见区一般用玻璃池。
有0.1-10cm多种规格,以1cm的最常用。
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(4). 检测系统
利用光电效应将透过吸收池的光信号变成可 测的电信号,常用的有光电池、光电管或光电倍 增管。
子或原子团,一般为带有孤电子对的基团,如-OH, -OR, -
NHR, -SH, -SR, -X。
O
OH
Cl
N
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(3)红移(Red shift):吸收带的最大吸收波长向长波方向移动 的效应。
(4)蓝移(Blue shift):吸收带的最大吸收波长向短波方向移动 的效应。
(5)增色效应(Hyperchromic effect):使吸收带强度增加的效 应。
紫外可见光谱一般简称紫外光谱(UV)。
7
1.1.1 紫外吸收的产生
光是电磁波,光的能量(E)用波长(λ)或频率(ν) 表示
光的能量与波长成反比,与频率成正比,波长越长,能 量越低,频率越高,能量越高。
8
分子绕其重心转动---转动 能---转动能级
能级 差逐
分子内原子在平衡位置附 渐增 近振动---振动能---振动能 大
起源:均由苯环的π-π*跃迁引起,是苯环的UV特征 吸收。 特点:
①B带为宽峰 ,有精细结构 (苯的B带在230- 270nm,中心在254nm)
εmax偏低:200<ε<1500 (苯的ε为215); ② E1带特强(εmax >10000) , λmax 184nm;
E2 带 中 等 强 度 (2000 < εmax < 10000),λmax 203nm。

(云大)波谱分析—紫外

(云大)波谱分析—紫外

紫外光谱的谱带类型
K带(共轭带):红移 共轭系统π→π*跃迁产生,特征是吸收强度大,210-250 nm, lg ε > 4。 E带:红移 芳环的π→π* 跃迁产生,当共轭系统有极性基团取代时,E 带相当于K带,吸收强度大,E1带(184 nm),E2带(204 nm),lg ε > 4。 B带:红移 芳环的π→π*跃迁产生,中等强度吸收峰, 230-270 nm,特征是峰形有精细结构的宽峰。 R带:蓝移 未成键电子的n→π*跃迁产生, 270-350 nm, 特征是吸收强度弱,lg ε < 1。
2.1.6 影响紫外吸收的因素
①共轭体系的形成使吸收红移
π *
共轭体系越长,π→π*能 量越小,吸收光红移,由远 紫外→近紫外,出现多个吸 收谱带。
E
E
π
共轭体系使分子的HOMO的能 级升高,LUMO的能级降低, π→π*跃迁的能量降低。
②超共轭效应 : 烷基与共轭体系相连时,可以使波长产生少量红移 。 烃基的σ电子与共轭体系的π电子发生一定程度的重叠,扩大了 共轭范围,降低π→π* 的Δ E,紫外吸收红移。
σ* π
E
σ →σ* σ →π* π →σ*
n →σ* n →π*
*
π →π*
n
π σ
200
300
400
λ ( nm )
能 级图
2.1.3 郎伯-比耳定理
郎伯-比耳定理是吸收光谱的基本定律,也是吸收光谱定量 的分析的理论基础。
A = lg (I0/I1 ) = lg (1/T ) = ε c l
2.4.2 纯度检查 2.4.3 异构体的确定 顺反异构 反式的λmax、ε大于顺式 互变异构 烯醇式λmax 大于酮式

波谱解析第1章紫外光谱.

波谱解析第1章紫外光谱.

药物分析学科组
药学院
有机化合物波谱解析的内容
韦 国 兵
• 紫外光谱 • 红外光谱
• 核磁共振谱
– 氢谱
– 碳谱
• 质谱
2018/12/5
药物分析学科组
药学院
4.“四谱”的产生
韦 国 兵
• • • • •
带电物质粒子的质量谱(MS) ↗ ↗电子:电子能级跃迁(UV) 分子 → 原子 ↓ ↘核自旋能级的跃迁(NMR) 振动能级(IR)
外层价电子
2018/12/5
药物分析学科组
2、红外吸收光谱或红外光谱 (IR)
药学院
韦• 用红外光(主要是波数4000~400cm-1的中红外光)照射 国 化合物时,可引起分子振动能级的跃迁,所形成的吸收光 兵 谱称为红外光谱。由于振动能级跃迁的同时包含着转动能 级跃迁,所以红外光谱也叫分子的振动-转动光谱。红外光 谱分为二个重要区域: 4000 ~ 1300cm-1 为官能团的特征 吸收区,分子中重要的官能团如羟基、氨基、羰基、苯环、 双键等在此区域有特征性很高的吸收峰,主要用于化合物 中的官能团判断。1300~400cm-1区域的吸收峰,十分复 杂,难以确认归属,犹如人的指纹,因此称为指纹区,可 用于化合物的真伪鉴别和芳环取代类型的判断等。
v
2018/12/5
药物分析学科组
药学院
(3) 主要内容—四大光谱及综合解谱 韦 紫外光谱(UV);红外及拉曼光 国 兵 谱(IR);核磁共振光谱;(1H-NMR和 13C-NMR);质谱(MS) (质谱非光谱法,但由于仪器结构 类似、谱图形成过程类似、应用目的 一致,关系密切,故归并此类。)
2018/1Байду номын сангаас/5
一、有机化合物波谱解析 方法概述

有机波谱分析 第一章-紫外光谱

有机波谱分析 第一章-紫外光谱

电子
§2.1 紫外光谱的基本知识
2. 分子轨道 根据分子轨道理论,当两个原子结合成分子时,两个原子的 原子轨道线性组合成两个分子轨道,其中一个具有较低的能量叫 做成键轨道,另一个具有较高的能量叫做反键轨道。
2= - 2 1
反键轨道
能量

2
成键轨道
1

1
= + 1
2
电子通常在成键轨道上,当分子吸收能量后可以激发到反键轨道上
三、紫外光谱表示法
1.图示法 紫外光谱可用图表示,也可用数据表示 紫外光谱图是由横坐标、纵坐标和吸收曲线组成的。
对甲苯乙酮的紫外光谱图
loge loge1
loge2
lmax1
lmax2
l/nm
横坐标表示吸收光的波长,用nm(纳米)为单位。 纵坐标表示吸收光的吸收强度,可以用A(吸光度)、T(透射比或透光率或 透过率)、1-T(吸收率)、(吸收系数) 中的任何一个来表示。
(3)吸光度具有加和性,即在某一波长λ ,当溶液中含有多种吸光 物质时,该溶液的吸光度等于溶液中每一成分的吸光度之和,这一 性质是紫外光谱进行多组分测定的依据。 (4)理论上,朗伯-比尔定律只适用于单色光,而实际应用的入射 光往往有一定的波长宽度,因此要求入射光的波长范围越窄越好。朗 伯-比尔定律表明在一定的测定条件下,吸光度与溶液的浓度成正比, 但通常样品只在一定的低浓度范围才成线性关系,因此,定量测定时 必须注意浓度范围。同时,温度、放置时间、pH等因素也会对样品 的光谱产生影响,测定时也必须注意。
于远紫外区,一般出现在200nm附近,受杂原子性质的影响较大。
(4) *跃迁
是单键中的σ电子在σ成键和反键轨道间的跃迁。因σ和σ*之间的能级差最大,所以 σ→σ*跃迁需要较高的能量,相应的激发光波长较短,在150~160nm范围,落在远紫 外光区域,超出了一般紫外分光光度计的检测范围。

波谱解析第1章紫外光谱分析解析

波谱解析第1章紫外光谱分析解析

药物分析学科组
药学院
韦 国 兵
对有机化合物的结构表征应用最为广泛的是:
紫外光谱(ultraviolet spectroscopy 缩写为UV)、
红外光谱(infrared spectroscopy 缩写为IR)、
核磁共振谱(nuclear magnetic resonance 缩写为 NMR) 质谱(mass spectroscopy 缩写为MS).
2017/9/19
药物分析学科组
1、近紫外分光光度法 near-UV; UV
药学院
化合物分子吸收紫外-可见光(波长1~800nm )的电 磁辐射,分子中外层电子由基态跃迁到激发态而产生的吸 韦 收信号,称为紫外可见光谱。用于结构分析的紫外光谱一 国 般指200~400 nm的近紫外光谱,可提供分子中共轭体系 兵 的结构信息,含有共轭双键或α,β-不饱和羰基结构的化 合物、芳香化合物以及香豆素类、黄酮类、蒽醌类、强心 苷类等具有共轭体系的天然产物,都有典型的紫外吸收, 在其结构鉴定中紫外光谱有重要的实际应用价值。
一、吸收光谱的基础知识
Ultraviolet Absorption Spetra
二、紫外光谱的基本知识
三、紫外吸收光谱与分子结构的 关系 四、紫外光谱在有机化合物结构 研究中的应用
药学院
本章学习要求:
韦 国 兵
1、了解电磁辐射能与分子吸收光谱类型之间的关系。 2、了解电子跃迁类型、发色团类型及其与紫外光吸 收峰波长的关系。
2017/9/19
药物分析学科组
药学院
3应用:
韦 国 兵
在定性上,不仅可以鉴别不同官能团 和化学结构不同的化合物,而且可以鉴别 结构相似的不同化合物; 在定量上,不仅可以进行单一组分的 测定,而且可以对多种混合组分不经分离 进行同时测定。 还可以根据吸收光谱的特性,与其他 分析方法配合,用以推断有机化合物的分 子结构。
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紫外光谱的形成
物质分子在入射光的作用下吸收了特定波长的电磁 波,发生了价电子的跃迁形成的。
远紫外(10-200nm)→近紫外(200-400nm)→可 见光区( 400-800nm )
紫外光谱的形成
价电子的跃迁
紫外光谱形成的微观解释
自旋多重性及电子跃迁选定原则
单重态 (singlet state)
助色团: 当具有非键电子的原子或基团连在双键或 共轭体系上时,会形成非键电子与电子的 共轭(p- 共轭),从而使电子的活动范围增 大,吸收向长波方向位移,颜色加深,这 种效应称为助色效应。能产生助色效应的 原子或原子团称为助色基(-OH、-Cl)。
常见发色团和助色团
Chromophor e
C=C
Example Ethene
紫外光谱表示方法
郎伯-比耳定理
A = log(I0/I ) = log(1/T ) = bc
吸光度(光密度)A 透射光强度I
当一条紫外光(单色光) I0射入溶液时,一部分光I 透过溶液,一部分光被溶
液所吸收,溶液对紫外光
的吸收程度(即溶液的吸
光度)与溶液中物质的浓 度及液层的厚度成正比.
透射率T
入射光强度I0
第二章 紫外光谱
紫外光谱的基本原理 仪器装置 实验技术 紫外吸收与分子结构关系 应用
基本原理
紫外电磁波谱 紫外光谱的形成(示意图):分子在入射光
的作用下发生了价电子的跃迁,吸收了特定波长的光 波形成。
紫外光谱表示方法 常见的紫外光谱术语 电子跃迁的类型 影响紫外吸收的因素
紫外电磁波谱
以摩尔消光系数ε或Iogε为纵坐标。以波长(单位nm)为横坐标作 图得紫外光谱吸收曲线,即紫外光谱图。如下图:
12
ε8 或
4
Iogε
0
最大吸收波长:max 最大吸收峰值:max
200 240
280 320 360 400
λ / nm
文献报道:
通常用(lg )
纵坐标可为A,T,ε, ㏒ε表示
ε≥104或㏒ε≥4为强峰
0.5
ε≤103或㏒ε≤3为弱峰
0.4
右图中λmax=420
0.3 0.2
0.1
0.0
ε值大于104是属于完全允许的跃迁,
ε值小于100,则是禁阻跃迁。
370 420 470 吸收曲线 (Absorption spectra )
1紫外吸收谱带的强度 2紫外吸收峰的位置
常见的紫外光谱术语
生色团(chromophore) C=C、C=O、COOH、COOR、NO2、N=N、芳
如果分子中一对电子为自旋相反,则S =
0,M(多重性)=2S+1 = 1,这种态被称
为单重态,用S表示。
大多数化合物分子处于基态时电子 自旋总是成对的,所以是单重态,用S0 表示。
在吸收光子后,被激发到空轨道上的电子, 如果仍保持自旋相反状态,则重度未变,按其 能量高低可相应表示为S1态S2态……。
C@C
1-Hexyne
Excitation __> * __> *
对称性允许跃迁:同一类型轨道之间,σ σ*π π* 禁阻跃迁:跃迁过程中电子自旋 发生了改变或不在同一类型轨道
之间。如:S0 T1 或n-π*
紫外光谱形成的微观解释
分子紫外吸收光谱 E2
E = Ee + Ev + Er这些能量都是不连续的、量子化的
υ
, 2
υ
, 1
υ
, 0
E1
3
2 1
J
S1
υ2 υ1
自旋量子数 I±1/2,S=0
三重态 (triplet state)
当处于S0态的一对电子吸收光子受激后,产生了在 两个轨道中自旋方向平行的电子,这时S = 1, M=2S+1=3,这种状态称为三重态。
因为在磁场中,电子 的总自旋角动量在磁场 方向可以有三个不同值 的分量,是三度简并的 状态,用T表示。按能 量高低可表示为 T1,T2……激发态。
ε为摩尔吸收系数 c 溶液的浓度(单位为mol/L)
b为吸收溶液的光程长(比色池的厚度,以厘米单位为)
表示方法 横坐标:波长(nm)
纵坐标:A, , log,T%
数据表示法:λmax 和 εmax值
如λmax 237nm(ε104)
或λmax 237nm( ㏒ε 4.0)
应用紫外光谱仪,使紫外光依次照射一定浓度的样品溶液,分别测得 消光系数ε。
基等含有π电子的基团。 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。
生色团:能在C、C≡C、C=O、COOH、COOR、 COR、CONH2、NO2、-N=N-)
远紫外区(10~200nm):在此波长范围内,由于氧、氮、二氧化碳、水等在 真空紫外区(60 ~ 200 nm)均有吸收,,必须在真空条件下操作,普通仪器观察 不到,对仪器要求高,远紫外也叫真空紫外区,所以远紫外区在普通有机化合物 机构分析上没有应用。 近紫外区(200~400nm):在此波长范围内,玻璃有吸收,一般用石英比色器, 因此称近紫外区为石英紫外区,近紫外区最为有用,通常所谓的紫外光谱就是指 近紫外区的光谱。
单重态与三重态的能级比较
在三重态中,处于不同轨道的两个电子自旋平行, 两个电子轨道在空间的交盖较少,电子的平均间距 变长,因而相互排斥的作用减低,所以T态的能量总 是低于相同激发态的S态能量。
S3
T3
S2
T2
S1
T1
S0
S0
紫外光谱形成的微观解释
电子跃迁选定原则
允许跃迁:
电子自旋允许跃迁:电子的自旋方向不变,S0 S1 T1 T2等
0
3
2 1
J
0
3
2 1
J
0
υ0
3
2 1
J
E0
0
红外吸收光谱
S0
连续光谱 带光谱
分子中电子能级、振动能级和转动能级示意图
电子从基态跃迁到激发态,遵循Franck-condon原理\垂直跃迁
电子跃迁过程非常迅速(电子绕核运动一圈需要时间为10-16s),而分子典 型振动周期需10-13s,即比前者慢103倍),因此在电子激发的瞬间,电子状态发 生变化,但核的运动状态(核间距和键的振动速度)保持不变。当电子从基 态(E0V0)向激发态E1某一振动能级跃迁时,由基态平衡位置向激发态作一垂 线(所谓”垂直跃迁”),交于某一振动能级的波函数最大处,在这个振动能 级跃迁几率最大。跃迁几率大,吸收峰也大。
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