紫外、红外

第6章 红外吸收光谱分析技术
6.2 红外吸收光谱法的基本原理 在有机物分子中，组成分子的各种基团（官能团）都有自己 特定的红外吸收区域。通常把能代表某基团存在并有较高强 度的吸收峰，称为该基团（官能团）的特征频率，对应的吸 收峰称为特征吸收峰。 同一类型化学键的基团在不同化合物的红外光谱中，吸收峰 位置大致相同，因此红外光谱定性的基础即为特征吸收峰。 红外谱图常见的分区：4000~1300cm-1为官能团区，在这个 区域内的每一个红外吸收峰都和一定的官能团相对应； 1300~670cm-1为指纹区，对结构上的微小变化表现极为敏感， 可表征整个分子的结构特征。
第5章 紫外-可见分光光度法
概述
紫外-可见吸收光谱法的基本原理
吸收光谱与分子结构的关系（定性的原理） 朗伯-比尔定律（定量的原理）
紫外-可见分光光度计
紫外-可见分光光度计的定性与定量分析 紫外-可见分光光度法在食品检测中的应用
第5章 紫外-可见分光光度法
5.1 概述 基于物质分子对光的选择性吸收而建立的分析方法，称为分 子吸收光分析法。 紫外分光光度法(UV)：λ∈(200~400nm)，用于有机物定性、 定量、结构分析。 可见分光光度法(Vis)：λ∈(400~760nm)，用于有色物质定量 分析。 红外分光光度法 (IR)：λ∈(2.5~50μm)，用于有机物结构（定 性）分析。 核磁共振谱(NMR)：原子核吸收无线电波，发生核自旋级跃 迁，产生光谱。用于分子结构分析。
第6章 红外吸收光谱分析技术
概述 红外吸收光谱法的基本原理
红外吸收光谱仪及应用
近红外光谱分析技术简介 近红外光谱分析技术在食品检测中的应用
第6章 红外吸收光谱分析技术
6.1 概述
红外光谱(Infrared Absorption Spectrum, IR)谱区示意图
第6章 红外吸收光谱分析技术
液层 厚度
注意! 适用范围
①入射光为单色光，适用于可见、红外、紫外光。 ②均匀、无散射溶液、固体、气体。 ③吸光度A具有加和性。Aa+b+c= Aa + Ab + Ac
第5章 紫外-可见分光光度法
5.4 朗伯-比尔定律（定量的原理） 比尔定律的偏移 吸光物质浓度较高。吸光度数 范围在0.16~0.80。 非单色光引起的偏离。 介质不均匀引起的偏离，吸光 质点对入射光的散射而导致。 吸光物质不稳定引起的偏离。
第5章 紫外-可见分光光度法
5.5 紫外-可见分光光度计 仪器基本组成
0.57 5
光源
单色器
吸收池
检测器
信号处理及显示
第5章 紫外-可见分光光度法
5.5 紫外-可见分光光度计 光源 可见光光源：碘钨灯或钨灯，发射波长范围为320~2500 nm 的连续光谱。 紫外光源：氢灯、氘灯、汞灯、氙灯，发射波长范围为 150~400 nm的连续光谱。 单色器 功能：把从光源发射出的连续光分为波长宽度很窄的单色光。 玻璃能吸收紫外线，因此紫外区的光源必须用石英棱镜色散， 可见光区域可用玻璃棱镜。 吸收池 玻璃吸收池也只能用于可见光区，而石英池即可使用可见光 区，也可用于紫外光区。
第5章 紫外-可见分光光度法
5.1 概述
利用紫外-可见分光光度计测量物质对紫外-可见光的吸收程 度（吸光度），以此来确定物质的组成、含量，推测物质结 构的分析方法，称为紫外-可见分光光度法(ultraviolet and visible spectrophotometry, UV-VIS)。 紫外-可见吸收光谱法的特点： 灵敏度高：10-6 g级的物质。 准确度高：相对误差一般在1%~5%之内。 方法简便：操作容易、仪器设备简单、分析速度快。 应用广泛：用于无机化合物、有机化合物的定量分析及配 合物的组成和稳定常数测定，也用于有机化合物的鉴定及结 构分析。
谱图分析： 最大吸收波长 （λmax），次峰，肩峰，波谷 （ λmin），末端吸收。 定性分析：最大吸收波长 （λmax）的位置。 定量分析：吸光度。
特征值
第5章 紫外-可见分光光度法
5.3 吸收光谱与分子结构的关系（定性的原理） 吸收光谱取决于分子中价电子的性质。 产生紫外-可见吸收光谱的价电子种类：形成单键的σ电子， 形成不饱和键的π电子，分子中未成键的孤对电子n电子。 电子能级跃迁的种类： σ →σ*跃迁：饱和键，吸收峰在远紫外区，作为光谱分析的 溶剂。 n →σ*跃迁：含O、N、X、S等的饱和化合物，150~250 nm 范围内，中等强吸收。 π →π*跃迁：碳碳不饱和键，200 nm附近，强吸收。 n →π*跃迁：碳氧等杂原子的双键化合物，100~400 nm范围， 弱吸收。
第6章 红外吸收光谱分析技术
6.1 概述 远红外区(Far Infrared, FIR)是指波长25~1000 μm范围内的 电磁波，波数为400～10 cm-1 。远红外有致热和保健的效果， 是对人和植物最有效用的波长。主要用于加热电器、医疗中 对人体的保健等。 红外吸收光谱中，习惯上以微米(μm)为波长单位，以波数 σ(cm-1)来表示频率。 波数=1/波长×10000 由于中红外区域是有机化合物红外吸收最重要的范围，因此 所有文献中如无特殊说明，一般是指中红外吸收。
第5章 紫外-可见分光光度法
5.3 吸收光谱与分子结构的关系（定性的原理） 发色团：分子结构中含有π电子的基团，如C=C、C=O、 N=N- 、-NO2、-C=S等。 助色团：本身在200 nm以上不产生吸收，但其存在能增强生 色团的生色能力（改变分子的吸收位置和增加吸收强度）的 一类基团，如-COOH, -OH, -SO3H，-NHR,-NR2,-NH2等 吸收带：R带（ n →σ*跃迁，100~400 nm），K带（ 共轭体 系的π →π*跃迁，217~280 nm），B带（芳香族π →π*跃迁的 精细结构，230~270 nm），E带（芳香族π →π*跃迁，特征 吸收，185和204 nm）。 谱图偏移：共轭效应、助色效应、超共轭效应、溶剂效应。 共轭多烯类化合物最大吸收波长计算方法（略）。
第6章 红外吸收光谱分析技术
6.3 红外吸收光谱仪及应用
红外光谱仪的组成：光源、干涉仪、吸收池、检测器、记录 系统。 光源：能斯特灯，发光强度大，寿命0.5~1年。 干涉仪：傅里叶变换红外光谱仪，用于产生干涉光，提高灵 敏度和分辨率。
第6章 红外吸收光谱分析技术
6.3 红外吸收光谱仪及应用 吸收池：红外吸收池使用可透过红外的材料制成窗片；不同 的样品状态（固、液、气态）使用不同的样品池，固态样品 可与晶体混合压片制成。 材料 NaCl KBr 透光范围/μm 0.2~25 0.25~40 注意事项 易潮解，湿度低于40% 易潮解，湿度低于35%
第6章 红外吸收光谱分析技术
6.2 红外吸收光谱法的基本原理
பைடு நூலகம்
从官能团区可以找出该化合物存在的官能团，而指纹区的吸 收则适宜于用来与标准谱图或已知物谱图进行比较，从而得 出未知物与已知物结构相同或不同的确切结论。 常见化合物的特征基团频率：见书。 红外吸收峰的强度表示：vs(很强，ε>200)；s(ε>75)； m(ε>25)；w(ε>5)；vw(ε<5)，其中ε为摩尔吸光系数。 分子对称度高，振动偶极矩小，产生的谱带就弱；反之则强。 如C=C，C-C因对称度高，其振动峰强度小；而C=X，C-X， 因对称性低，其振动峰强度就大。
第6章 红外吸收光谱分析技术
6.1 概述
第6章 红外吸收光谱分析技术
6.2 红外吸收光谱法的基本原理 红外吸收光谱的产生：分子在未受光照射前，其能量均处于 最低能级，称之为基态。当分子受到红外光的辐射，吸收红 外光的能量后，其分子振动或转动且偶极矩发生变化，产生 能级的跃迁，使相应区域的透射光强度减弱。记录红外光透 射比与波数之间的关系，即得IR谱。 分子振动与红外吸收峰：只有发生偶极矩变化(△μ≠0)的振 动才能引起可观测的红外吸收光谱，该分子称之为红外活性 的；△μ=0的分子振动不能产生红外振动吸收，称为非红外 活性的，例如N2、O2、Cl2等。 多原子分子的振动形式：伸缩振动（键长变化）、弯曲振动 （键角变化）。
6.1 概述 整个红外吸收光谱可划分为远、中、近三个吸收区间。 近红外区 (Near Infrared, NIR) 是指波长780 nm~2500 nm 范围内的电磁波，波数为12 500～4000 cm-1。光谱测量的 是分子中单个化学键的基频振动的倍频和合频信息，主要 是含氢基团（C-H、O-H、N-H、S-H)，食品工业上用于 样品水分的快速在线检测、品质的快速在线分级等。 中红外区(Middle Infrared, MIR)是指波长2.5~25 μm范围 内的电磁波，波数为4000～400 cm-1。此波段中，分子的 基频振动最强，因此主要用作物质的组成分析，例如红外 光谱仪。
第5章 紫外-可见分光光度法
5.2 紫外-可见吸收光谱法的基本原理 光吸收：一束紫外-可见光通过一透明物质时，当光子的能量 等于电子能级的能量差（即△E电=hν）时，此能量的光子被 吸收，电子由基态跃迁到激发态，产生吸收。 吸收光谱：以波长λ为横坐标，吸光度A为纵坐标作图，得到 的A-λ曲线，即为吸收光谱。
CaF2
CsBr TIBr+TII
0.13~12
0.5~55 0.55~40
第5章 紫外-可见分光光度法
课程作业：
1、什么是分子吸收光分析法，包括哪些光分析法，列举 每种光分析法的特征波长。 2、电子跃迁有哪几种类型？哪些类型的跃迁能在紫外-可 见吸收光谱中反映出来？ 3、偏离朗伯-比尔定律的原因主要有哪些？ 4、如何根据紫外-可见分光光度计进行物质的定性和定量 测定？
第5章 紫外-可见分光光度法
5.7 紫外-可见分光光度法在食品检测中的应用