紫外可见吸收光谱
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紫外-可见吸收光谱 - 紫外-可见吸收光谱
2．生色团（发色团） 含有n→π*或π→π*的基团。 例:C＝C；C＝O；C＝S；—N＝N— 等
3．助色团 含非键电子的杂原子饱和基团。 例：—OH，—OR，—NH—，—NR2—，—X 4．红移（长移）、蓝移（短移）： 由于化合物结构变化（共轭、引入助色团）或采用不同溶
剂后： 吸收峰向长波方向移动，叫红移 吸收峰向短波方向移动，叫蓝移
第一节 紫外－可见吸收光谱
5．增色效应、减色效应 增色效应：使吸收强度增加的效应 减色效应：使吸收强度减弱的效应
6．吸收带 吸收光谱中吸收峰的位置称做吸收带 εmax>104 → 强带 εmax<102 → 弱带
第一节 紫外－可见吸收光谱
四、吸收带类型和影响因素
（一）吸收带类型 • 1．R带：由含杂原子的不饱和基团的n →π*跃迁产生(C
分子中价电子（外层电子）吸收紫外-可见光区的电磁 辐射发生电子能级跃迁
（吸收能量=两个跃迁能级之差）
第一节 紫外－可见吸收光谱
二、紫外-可见吸收光谱的电子跃迁类型
1.有机化合物紫外-可见吸收光谱的电子跃迁类型 从有机物化学键的性质来看，与紫外-可见吸收光谱有关的
电子主要有三种，即形成单键的σ 电子，形成双键π 电子以及 未参与成键的n电子。
水
243 nm 305 nm
迁移
长移 短移
第一节 紫外－可见吸收光谱
第一节 紫外－可见吸收光谱
4. 体系pH的影响
OH OH
O
H+
苯酚在不同pH时的紫外吸收光 谱
＝O；C＝N；-N＝N- )
• λmax≈ 300nm， max<100
• 溶剂极性↑，λmax↓ → 蓝移（短移） 2．K带：由共轭双键的π→ π*跃迁产生
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
紫外可见吸收光谱法
紫外可见吸收光谱法
一、基本原理
紫外可见吸收光谱（UV-VIS）是电子光谱，是材料在吸收10~800nm光波波长范围的光子所引起分子中外层电子在电子能级间跃迁时产生的吸收光谱，低于200nm的吸收光谱属于真空紫外光谱（即远紫外光谱，由于远紫外光被空气所吸收，故称为真空紫外光），通常讲的紫外光谱的波长范围是200~400nm，常用紫外可见光谱仪测试范围为400~800nm的可见光区，紫外可见吸收光谱分析法常称为紫外可见分光光度法。
1.吸收的一般规律
设有一块厚度为x的平板材料，入射光的强度设为I0，通过此材料后光强度变为I。
选取其中一薄层，并认为光通过此薄层的吸收损失-dI正比于在此处的光强度I和薄层的厚度dx，即-dI=α·I·dx，则可得到光强度随厚度呈指数衰减的规律，即朗伯特定律
I = I0 · e -αx（1）式中：α为物质对光的吸收系数，其单位为cm-1。
α的大小取决于材料的性质和光的波长。
对于相同波长的光波，α越大，光被吸收的越多，能透过的光强度就越小。
α随入射光波长（或频率）变化的曲线，叫做吸收光谱。
2.
2.4 紫外-可见光分光光度计系统
(3) 吸收池
吸收池也就是样品室，也称为比色皿。
它是由无色透明、能耐腐蚀的光学玻璃或石英制成的，能透过所需光谱范围内的光线。
玻璃——由于吸收紫外光，仅适用于可见光区；
石英——适用于紫外和可见光区。
(4) 探测器：将光信号转变为电信号的装置，现今使用的分光光度计主要采用光电管或光电倍增管作为探测器。
紫外-可见吸收光谱-ppt
生色团 烯 炔 羧基 酰胺基 羰基 偶氮基 硝基 亚硝基 硝酸酯 溶剂 正庚烷 正庚烷 乙醇 水 正己烷 乙醇 异辛酯 乙醚
二氧杂环己烷
/nm 177 178 204 214 186 339，665 280 300，665 270
max
13000 10000 41 60 1000 150000 22 100 12
(2)空间阻碍使共轭体系破坏，max蓝移， max减小。
表 表4.5 2-4 - 及 ’ - 位有取代基的二苯乙烯化合物的紫外光谱 R H H CH 3 CH 3 C2H5 R’ H CH 3 CH 3 C2H5 C2H5 max 294 272 243.5 240 237.5
max
9
2.2 紫外-可见光谱的产生
通常由最高占有分子轨道中的一个电子在吸收适当波长的 辐射能量后，跃迁到最低未占有分子轨道，产生紫外-可见吸 收光谱。
在电子跃迁过程中吸收光的频率(υ )取决于分子的能级差：
式中：h——普朗克常数，6.626×10-34J· s； c—— 光速，2.9979×10nm· s-1；
2.n→σ *跃迁
实现这类跃迁所需要的能量较高，其吸收光谱在远紫外区和近紫外区， 杂原子如氧、氮、硫及卤素等均含有不成键n电子。含杂原子的化合物可以 产 生 n→σ * 跃 迁 。 如 甲 醇 ( 汽 态 )λ max=183nm ， ε =150 ； 三 甲 胺 ( 汽 态)λ max=227nm，ε =900；碘甲烷(己烷中) λ max=258nm，ε =380。
8
（三）吸收池 用于盛放分析试样，一般有石英和玻璃材料两 种。石英池适用于可见光区及紫外光区，玻璃吸收池只能用于 可见光区。为减少光的损失，吸收池的光学面必须完全垂直于 光束方向。 （四）检测器 检测信号、测量单色光透过溶液后光强度变化。 常用的检测器有光电池、光电管和光电倍增管等。硒光电 池对光的敏感范围为300~800nm，能产生可直接推动检流计的 光电流，但由于容易出现疲劳效应而只能用于低档的分光光度 计中；光电管在紫外-可见分光光度计上应用较为广泛；光电倍 增管是检测微弱光最常用的光电元件，它的 灵敏度比一般的光电管要高200倍，对光谱的精细结构有较好的 分辨能力。 （五）信号指示系统 放大信号并以适当方式指示或记录下来。 常用的信号指示装置有直读检流计、电位调节指零装置以 及数字显示或自动记录装置等。
二氧杂环己烷
/nm 177 178 204 214 186 339，665 280 300，665 270
max
13000 10000 41 60 1000 150000 22 100 12
(2)空间阻碍使共轭体系破坏，max蓝移， max减小。
表 表4.5 2-4 - 及 ’ - 位有取代基的二苯乙烯化合物的紫外光谱 R H H CH 3 CH 3 C2H5 R’ H CH 3 CH 3 C2H5 C2H5 max 294 272 243.5 240 237.5
max
9
2.2 紫外-可见光谱的产生
通常由最高占有分子轨道中的一个电子在吸收适当波长的 辐射能量后，跃迁到最低未占有分子轨道，产生紫外-可见吸 收光谱。
在电子跃迁过程中吸收光的频率(υ )取决于分子的能级差：
式中：h——普朗克常数，6.626×10-34J· s； c—— 光速，2.9979×10nm· s-1；
2.n→σ *跃迁
实现这类跃迁所需要的能量较高，其吸收光谱在远紫外区和近紫外区， 杂原子如氧、氮、硫及卤素等均含有不成键n电子。含杂原子的化合物可以 产 生 n→σ * 跃 迁 。 如 甲 醇 ( 汽 态 )λ max=183nm ， ε =150 ； 三 甲 胺 ( 汽 态)λ max=227nm，ε =900；碘甲烷(己烷中) λ max=258nm，ε =380。
8
（三）吸收池 用于盛放分析试样，一般有石英和玻璃材料两 种。石英池适用于可见光区及紫外光区，玻璃吸收池只能用于 可见光区。为减少光的损失，吸收池的光学面必须完全垂直于 光束方向。 （四）检测器 检测信号、测量单色光透过溶液后光强度变化。 常用的检测器有光电池、光电管和光电倍增管等。硒光电 池对光的敏感范围为300~800nm，能产生可直接推动检流计的 光电流，但由于容易出现疲劳效应而只能用于低档的分光光度 计中；光电管在紫外-可见分光光度计上应用较为广泛；光电倍 增管是检测微弱光最常用的光电元件，它的 灵敏度比一般的光电管要高200倍，对光谱的精细结构有较好的 分辨能力。 （五）信号指示系统 放大信号并以适当方式指示或记录下来。 常用的信号指示装置有直读检流计、电位调节指零装置以 及数字显示或自动记录装置等。
紫外-可见吸收光谱法概述
紫外-可见吸收光谱法（UV-Vis）是一种常用的分析技术，用于研究物质在紫外光和可见光区域的吸收特性。
该技术基于物质分子在特定波长范围内吸收光能的原理，通过测量样品溶液在紫外-可见光谱范围内的吸光度来获取信息。
UV-Vis光谱法可用于定性分析和定量分析。
在定性分析中，通过比较样品的吸收光谱与已知物质的光谱图谱，可以确定样品中存在的化合物或功能基团。
在定量分析中，根据样品吸收的光强度与物质浓度之间的线性关系，可以确定样品中某种物质的浓度。
UV-Vis光谱仪通常由光源、单色器、样品室、光电探测器和数据处理系统组成。
工作原理是通过将光束分为可见光和紫外光两部分，然后透过样品溶液，测量透过样品的光强度和未经样品的光强度之间的差异。
样品吸收的光强度会被转换为吸光度或透射度，并绘制成光谱图。
UV-Vis光谱法在许多领域中得到广泛应用，包括化学、生物化学、环境科学、制药、食品科学等。
它可以用于分析物质的结构、浓度、纯度、反应动力学以及反应机理等方面的研究。
同时，UV-Vis光谱法操作简便、分析速度快，且样品准备相对简单，因此成为了一种常用的分析技术。
紫外-可见吸收光谱
（5）εmax越大表明该物质的吸光能力越强，用光度法测定 该物质的灵敏度越高。ε>105：超高灵敏；
ε=(6～10）×104 ：高灵敏； ε<2×104 ：不灵敏。 （6）ε在数值上等于浓度为1mol/L、液层厚度为1cm时该 溶液在某一波长下的吸光度。
2.紫外光谱表示法
横坐标: 波长λ, 单位是 nm
二、分光光度计的类型
types of spectrometer 1.单光束
简单，价廉，适于在给定波长处测量吸光度或透光度， 一般不能作全波段光谱扫描，要求光源和检测器具有很高 的稳定性。灵敏度高。
2.双光束
自动记录，快速全波段 扫描。可消除光源不稳定、 检测器灵敏度变化等因素的 影响，特别适合于结构分析。 仪器复杂，价格较高。
仪器
紫外-可见分光光度计
基本原理
一、基本组成
general process
光源
单色器
样品室
检测器
显示
1. 光源
在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光谱，具 有足够的辐射强度、较好的稳定性、较长的使用寿命。
可见光区：钨灯作 为光源，其辐射波长范 围在320～2500 nm。
紫外区：氢、氘灯。 发射185～400 nm的连 续光谱。
由共轭体系的π→π* 跃迁产生的强吸收带, 一般
εmax>104
2). R 吸收带(源于德文 radikalartig, 基团)
由共轭体系的n→π* 跃迁产生的吸收带,因非键轨道与 π*轨道正交, 其强度弱。
εmax<100
3). B 吸收带(源于德文 benzenoid, 苯系)
芳香族化合物的特征吸收谱带, 起因于π→π* 跃迁与苯 环 振 动 的 重 叠 , 其 强 度 很 弱 ,εmax 约 为 200, λmax 出 现 在
紫外可见吸收光谱法
1：乙醚
2：水
1
2
250
300
苯酰丙酮
溶剂在试样的吸收光谱区应无明显吸收。
03
在溶解度允许的范围内，尽量选择进行较小的溶剂。
02
溶液具有良好的化学和光化学稳定性。
01
溶剂的选择
5紫外-可见分光光度计
基本组成
光源
单色器
吸收池
检测器
信号显示
1. 光源 在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光谱，具有足够的辐射强度、较好的稳定性、较长的使用寿命。
1
2
有机化合物结构辅助解析
结构信息 （1）200~800nm 无吸收峰。饱和化合物，单烯。 （2） 250~350 nm有吸收峰（ε=10~100）醛酮 n→π* 跃迁产生的R 带。 （3） 210~250 nm有强吸收峰（ε104），表明含有一个共轭体系（K）带。共轭二烯：K带（230 nm）；不饱和醛酮：K带230 nm ，R带310~330 nm 260nm,300 nm,330 nm有强吸收峰，3,4,5个双键的共轭体系。 （4） 250~300 nm 有中等强度的吸收峰（ε=200~2000），芳环的特征 吸收（具有精细解构的B带）。
立体结构和互变结构的确定
顺式：λmax=280nm； εmax=10500 反式：λmax=295.5 nm；εmax=29000 共平面产生最大共轭效应， εmax大
互变异构： 酮式：λmax=204 nm；无共轭 烯醇式：λmax=243 nm 比例依赖于溶剂极性：极性溶剂中酮式与水分子形成氢键系统；非极性溶剂中烯醇式存在分之内氢键。 利用定量关系可测平衡体系中两者的相对含量，从而计算平衡常数。
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。
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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17
（3）π→π*跃迁
• π电子跃迁到反键π* 轨道所产生的跃迁，这类跃迁所需能 量 比 σ→σ* 跃 迁 小 ， 若 无 共 轭 ， 与 n→σ* 跃 迁 差 不 多 。 200nm左右
• 吸收强度大，在104~105范围内，强吸收
• 若有共轭体系，波长向长波方向移动，相当于200~700 nm
7
研究物质在紫外、可见光区的分子吸收光谱的分析方法称 为紫外-可见分光光度法。
紫外—可见分光光度法是利用某些物质的分子吸收200 800 nm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 于无机和有机物质的定性和定量测定。
8
表3.1 物质颜色和吸收光的关系
形成双键的电子
C=C C=O
未成对的孤对电子n电子
C=O
HC O
n
H
12
有机分子能级跃迁 可能的跃迁类型
有机分子包括:
成键轨道 、 ； 反键轨道 *、*
非键轨道 n
••••C••Ooooo
•= =
o=n
13
分子轨道有σ、σ*、π、 π*、n 能量高低σ＜π＜n＜π*＜σ*
σ* π*
n → σ* π→π* n→π*跃迁
6
不同物质结构不同或者说 其分子能级的能量(各种能级 能量总和)或能量间隔各异， 因此不同物质将选择性地吸收 不同波长或能量的外来辐射， 这是UV-Vis定性分析的基础。
定性分析具体做法是让不 同波长的光通过待测物，经待 测物吸收后，测量其对不同波 长光的吸收程度(吸光度A)， 以吸光度A为纵坐标，辐射波 长为横坐标作图，得到该物质 的吸收光谱或吸收曲线，据吸 收曲线的特性(峰强度、位置 及数目等)研究分子结构。
第三章 紫外可见吸收光谱
Ultraviolet and visible spectrophotometry UV—Vis
1
2
3
太阳极紫外辐射
4
概
述
紫 外—可 见吸 收 光 谱 紫外吸收光谱与分子结构的关系
紫外分光光度计
紫 外 吸 收 光 谱的 应 用
5
紫外-可见吸收光谱 分子吸收光谱的形成
物质颜色
黄绿 黄 橙 红 红紫 紫 蓝 绿蓝 蓝绿
颜色 紫 蓝 绿蓝 蓝绿 绿 黄绿 黄 橙 红
吸收光
波长/nm 400~450 450~480 480~490 490~500 500~560 560~580 580~610 610~650 650~780
9
紫外可见吸收光谱示意图
A
末端吸收
最强峰
肩 峰
n
π
能
σ→σ*
量
σ
14
其中σ-σ* 跃迁所需能量最大，n-π*及配位场跃迁所需能量最 小，因此，它们的吸收带分别落在远紫外和可见光区。从图中纵 坐标可知π-π*及电荷迁移跃迁产生的谱带强度最大，π-π*、n-σ*跃 迁产生的谱带强度次之，配位跃迁的谱带强度最小。
有机化合物的紫外—可见吸收光谱
（一）电子跃迁类型
1. 过程：运动的分子外层电子--------吸收外来外来辐射------产生电子能
级跃迁-----分子吸收谱。
M h I0 M * It h
2. 能级组成：除了电子能级(Electron energy level)外，分子吸收能量将伴 随 着 分 子 的 振 动 和 转 动 ， 即 同 时 将 发 生 振 动 (Vibration) 能 级 和 转 动 (Rotation)能级的跃迁！据量子力学理论，分子的振-转跃迁也是量子化
20
常用术语
1、生色团 从广义来说，所谓生色团，是指分子中可以吸收光 子而产生电子跃迁的原子基团 。
生色团
烯 炔 羰基
羧基 酰胺 偶氮基 硝基 亚硝基 硝酸酯
表3.2 一些常见生色团的吸收特性
实例
C6H13CH=CH2 C5H11C≡CCH3 CH3COCH3 CH3COH CH3COOH CH3CONH2 CH3N=NCH3 CH3NO2 C4H9NO C2H5ONO2
n
N非键轨道
成键轨道
成键轨道
图3.2 分子的电子能级和跃迁
16
2、n-σ*跃迁 实现这类跃迁所需要的能量较高，其吸收光 谱落于远紫外光区和近紫外光区
含有孤对电子的分子，如 H2O(167nm)；CH3OH(184nm)； CH3Cl (173nm);CH3I(258nm)； (CH3)2S(229nm)；(CH3)2O(184nm) CH3NH2(215nm)；(CH3)3N(227nm)， 可见，大多数波长仍小于200nm，处于近紫外区。
• n→π*跃迁比π→π*跃迁所需能量小,吸收波长长
19
• 常用的是π→π*跃迁和n→π*，这两种跃迁都需要分子中 有不饱和基团提供π轨道。
• n→π*跃迁与π→π*跃迁的比较如下：
吸收峰波长
吸收强度 极性溶剂
π→π*
n→π*
与组成双键的
有关
原子种类基本无关
强吸收 104~105
弱吸收 ＜102
向长波方向移动 向短波方向移动
的或者说将产生非连续谱。因此，分子的能量变化E为各种形式能量变
化的总和：
ΔΕ ΔΕe ΔΕv ΔΕr
其中Ee最大：1-20 eV; Ev次之：0.05-1 eV; Er最小：0.05 eV
可见，电子能级间隔比振动能级和转动能级间隔大1~2个数量级， 在发生电子能级跃迁时，伴有振-转能级的跃迁，形成所谓的带状光谱。
• 含不饱和键的化合物发生π→π*跃迁 C=O , C=C, C≡C
18
(4) n→π*跃迁
• n电子跃迁到反键π* 轨道所产生的跃迁，这类跃迁所 需能量较小，吸收峰在200 ~ 400 nm左右
• 吸收强度小，＜102，弱吸收 • 含杂原子的双键不饱和有机化合物
C=S O=N- -N=N例：丙酮 λmax=280 nm
次强峰 峰谷
max
min
10
-胡罗卜素
咖啡因 阿斯匹林
几种有机化合物的 分子吸收光谱图。
丙酮
11
第二节 紫外—可见吸收光谱
一、有机化合物的紫外－可见吸收光谱
（一）电子跃迁类型
紫外可见吸收光谱是由分子中价电子能级跃迁产生的——这种吸收 光谱取决于价电子的性质。
（1）电子类型
形成单键的电子
C-H C-C
l、σ-σ* 跃迁 它需要的能量较高，一般发生在真空紫外光区。 在200 nm左右，其特征是摩尔吸光系数大，一般max104，为 强吸收带。饱和烃中的—C—C—键属于这类跃迁，如乙烯（蒸 气）的最大吸收波长max为162 nm。
15Biblioteka *反键*轨道*反键*轨道
E
n→ * → * n→ * → *
（3）π→π*跃迁
• π电子跃迁到反键π* 轨道所产生的跃迁，这类跃迁所需能 量 比 σ→σ* 跃 迁 小 ， 若 无 共 轭 ， 与 n→σ* 跃 迁 差 不 多 。 200nm左右
• 吸收强度大，在104~105范围内，强吸收
• 若有共轭体系，波长向长波方向移动，相当于200~700 nm
7
研究物质在紫外、可见光区的分子吸收光谱的分析方法称 为紫外-可见分光光度法。
紫外—可见分光光度法是利用某些物质的分子吸收200 800 nm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 于无机和有机物质的定性和定量测定。
8
表3.1 物质颜色和吸收光的关系
形成双键的电子
C=C C=O
未成对的孤对电子n电子
C=O
HC O
n
H
12
有机分子能级跃迁 可能的跃迁类型
有机分子包括:
成键轨道 、 ； 反键轨道 *、*
非键轨道 n
••••C••Ooooo
•= =
o=n
13
分子轨道有σ、σ*、π、 π*、n 能量高低σ＜π＜n＜π*＜σ*
σ* π*
n → σ* π→π* n→π*跃迁
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不同物质结构不同或者说 其分子能级的能量(各种能级 能量总和)或能量间隔各异， 因此不同物质将选择性地吸收 不同波长或能量的外来辐射， 这是UV-Vis定性分析的基础。
定性分析具体做法是让不 同波长的光通过待测物，经待 测物吸收后，测量其对不同波 长光的吸收程度(吸光度A)， 以吸光度A为纵坐标，辐射波 长为横坐标作图，得到该物质 的吸收光谱或吸收曲线，据吸 收曲线的特性(峰强度、位置 及数目等)研究分子结构。
第三章 紫外可见吸收光谱
Ultraviolet and visible spectrophotometry UV—Vis
1
2
3
太阳极紫外辐射
4
概
述
紫 外—可 见吸 收 光 谱 紫外吸收光谱与分子结构的关系
紫外分光光度计
紫 外 吸 收 光 谱的 应 用
5
紫外-可见吸收光谱 分子吸收光谱的形成
物质颜色
黄绿 黄 橙 红 红紫 紫 蓝 绿蓝 蓝绿
颜色 紫 蓝 绿蓝 蓝绿 绿 黄绿 黄 橙 红
吸收光
波长/nm 400~450 450~480 480~490 490~500 500~560 560~580 580~610 610~650 650~780
9
紫外可见吸收光谱示意图
A
末端吸收
最强峰
肩 峰
n
π
能
σ→σ*
量
σ
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其中σ-σ* 跃迁所需能量最大，n-π*及配位场跃迁所需能量最 小，因此，它们的吸收带分别落在远紫外和可见光区。从图中纵 坐标可知π-π*及电荷迁移跃迁产生的谱带强度最大，π-π*、n-σ*跃 迁产生的谱带强度次之，配位跃迁的谱带强度最小。
有机化合物的紫外—可见吸收光谱
（一）电子跃迁类型
1. 过程：运动的分子外层电子--------吸收外来外来辐射------产生电子能
级跃迁-----分子吸收谱。
M h I0 M * It h
2. 能级组成：除了电子能级(Electron energy level)外，分子吸收能量将伴 随 着 分 子 的 振 动 和 转 动 ， 即 同 时 将 发 生 振 动 (Vibration) 能 级 和 转 动 (Rotation)能级的跃迁！据量子力学理论，分子的振-转跃迁也是量子化
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常用术语
1、生色团 从广义来说，所谓生色团，是指分子中可以吸收光 子而产生电子跃迁的原子基团 。
生色团
烯 炔 羰基
羧基 酰胺 偶氮基 硝基 亚硝基 硝酸酯
表3.2 一些常见生色团的吸收特性
实例
C6H13CH=CH2 C5H11C≡CCH3 CH3COCH3 CH3COH CH3COOH CH3CONH2 CH3N=NCH3 CH3NO2 C4H9NO C2H5ONO2
n
N非键轨道
成键轨道
成键轨道
图3.2 分子的电子能级和跃迁
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2、n-σ*跃迁 实现这类跃迁所需要的能量较高，其吸收光 谱落于远紫外光区和近紫外光区
含有孤对电子的分子，如 H2O(167nm)；CH3OH(184nm)； CH3Cl (173nm);CH3I(258nm)； (CH3)2S(229nm)；(CH3)2O(184nm) CH3NH2(215nm)；(CH3)3N(227nm)， 可见，大多数波长仍小于200nm，处于近紫外区。
• n→π*跃迁比π→π*跃迁所需能量小,吸收波长长
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• 常用的是π→π*跃迁和n→π*，这两种跃迁都需要分子中 有不饱和基团提供π轨道。
• n→π*跃迁与π→π*跃迁的比较如下：
吸收峰波长
吸收强度 极性溶剂
π→π*
n→π*
与组成双键的
有关
原子种类基本无关
强吸收 104~105
弱吸收 ＜102
向长波方向移动 向短波方向移动
的或者说将产生非连续谱。因此，分子的能量变化E为各种形式能量变
化的总和：
ΔΕ ΔΕe ΔΕv ΔΕr
其中Ee最大：1-20 eV; Ev次之：0.05-1 eV; Er最小：0.05 eV
可见，电子能级间隔比振动能级和转动能级间隔大1~2个数量级， 在发生电子能级跃迁时，伴有振-转能级的跃迁，形成所谓的带状光谱。
• 含不饱和键的化合物发生π→π*跃迁 C=O , C=C, C≡C
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(4) n→π*跃迁
• n电子跃迁到反键π* 轨道所产生的跃迁，这类跃迁所 需能量较小，吸收峰在200 ~ 400 nm左右
• 吸收强度小，＜102，弱吸收 • 含杂原子的双键不饱和有机化合物
C=S O=N- -N=N例：丙酮 λmax=280 nm
次强峰 峰谷
max
min
10
-胡罗卜素
咖啡因 阿斯匹林
几种有机化合物的 分子吸收光谱图。
丙酮
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第二节 紫外—可见吸收光谱
一、有机化合物的紫外－可见吸收光谱
（一）电子跃迁类型
紫外可见吸收光谱是由分子中价电子能级跃迁产生的——这种吸收 光谱取决于价电子的性质。
（1）电子类型
形成单键的电子
C-H C-C
l、σ-σ* 跃迁 它需要的能量较高，一般发生在真空紫外光区。 在200 nm左右，其特征是摩尔吸光系数大，一般max104，为 强吸收带。饱和烃中的—C—C—键属于这类跃迁，如乙烯（蒸 气）的最大吸收波长max为162 nm。
15Biblioteka *反键*轨道*反键*轨道
E
n→ * → * n→ * → *