紫外-可见吸收光谱在聚合物研究中的应用课件.ppt
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1、紫外紫外- -可见吸收光谱在聚合物研究可见吸收光谱在聚合物研究中的应用中的应用 组员:罗裕婷组员:罗裕婷 蔡和东蔡和东 研究物质在紫外、可见光区研究物质在紫外、可见光区 的分子吸收光谱的分子吸收光谱 的分析方法的分析方法称为紫外称为紫外- -可见分光光度法。可见分光光度法。这种分子吸收光谱产生于价电子这种分子吸收光谱产生于价电子和分子轨道上的电子和分子轨道上的电子 在电子能级间的跃迁,因此又称电子光在电子能级间的跃迁,因此又称电子光谱。谱。波长范围波长范围1010800800nmnm。该波段可以分为该波段可以分为: : 紫外光区:紫外光区:远紫外区:远紫外区:10 - 200 10 - 200
2、 nm nm (真空紫外区)真空紫外区) 近紫外区:近紫外区:200 - 400 200 - 400 nm nm 芳香族化合物或具有芳香族化合物或具有 共轭体系的物质在此区域有吸收。共轭体系的物质在此区域有吸收。可见光区可见光区:400-800 400-800 nmnm有色物质在这个区域有吸收。有色物质在这个区域有吸收。 与其它光谱测定方法相比,紫外与其它光谱测定方法相比,紫外- -可见分光光度法具有仪器可见分光光度法具有仪器价格较低,操作简便的优点,广泛用于无机和有机物质的定性价格较低,操作简便的优点,广泛用于无机和有机物质的定性和定量测定。主要用于和定量测定。主要用于有机化合物共轭发色基团
3、的鉴定,成分有机化合物共轭发色基团的鉴定,成分分析,平衡常数测定、互变异构体的测定、氢键强度分析,平衡常数测定、互变异构体的测定、氢键强度的测定等的测定等,是一种有力的分析测试手段。,是一种有力的分析测试手段。紫外紫外可见吸收光谱可见吸收光谱 有机化合物的紫外有机化合物的紫外可见吸收光谱,是其分子中可见吸收光谱,是其分子中外层价外层价电子电子跃迁的结果跃迁的结果, ,在有机化合物中的价电子在有机化合物中的价电子, ,根据在分子中成根据在分子中成键的类型不同分为三种键的类型不同分为三种:形成单键的形成单键的电子电子、形成不饱和形成不饱和电子电子、和杂原子上为成键和杂原子上为成键n n电子电子。分
4、子轨道理论分子轨道理论:一个成键轨一个成键轨道必定有一个相应的反键轨道道必定有一个相应的反键轨道。通常外层电子均处于分子轨。通常外层电子均处于分子轨道的基态,即成键轨道或非键道的基态,即成键轨道或非键轨道上。轨道上。当外层电子吸收紫外或可见辐射后,就从基态向激发态当外层电子吸收紫外或可见辐射后,就从基态向激发态( (反反键轨道键轨道) )跃迁。主要有跃迁。主要有四种跃迁四种跃迁所需能量所需能量大小顺序大小顺序为:为:nn n n 跃迁跃迁 所需所需能量最大能量最大,电子只有吸收远紫外光的能量才能发电子只有吸收远紫外光的能量才能发生跃迁。生跃迁。饱和烷烃饱和烷烃的分子吸收光谱出现在的分子吸收光谱
5、出现在远紫外区远紫外区( (吸收波长吸收波长200nm200nm200nm。这类跃迁在跃迁选律上这类跃迁在跃迁选律上属于禁阻跃迁,摩尔吸光系数一般为属于禁阻跃迁,摩尔吸光系数一般为1010100100mol mol cmcm,吸收谱带强度较弱。分子中孤对电子和吸收谱带强度较弱。分子中孤对电子和键同时存在时键同时存在时发生发生n n 跃迁。丙酮跃迁。丙酮n n跃迁的跃迁的maxmax为为275275nm nm maxmax为为2222L Lmolmol cm cm (溶剂环己烷溶剂环己烷) )。紫外光谱是由于分子在入射光的紫外光谱是由于分子在入射光的作用下,发生了价电子的跃迁产作用下,发生了价电
6、子的跃迁产生的。当以一定波长范围的连续生的。当以一定波长范围的连续光源照射样品时,一定波长的光光源照射样品时,一定波长的光被吸收,使透射光强度发生改变,被吸收,使透射光强度发生改变,以波长为横坐标,百分透过率以波长为横坐标,百分透过率T或吸光度(或吸光度(A)为纵坐标即可为纵坐标即可得被测化合物的吸收光谱。吸收得被测化合物的吸收光谱。吸收光谱又称吸收曲线,最大吸收值光谱又称吸收曲线,最大吸收值所对应的波长为最大吸收波长所对应的波长为最大吸收波长 max,在吸收曲线的波长最短一在吸收曲线的波长最短一端,吸收相当大但不成峰形的部端,吸收相当大但不成峰形的部分称为末端吸收。整个吸收光谱分称为末端吸收
7、。整个吸收光谱的位置、强度和形状是鉴定化合的位置、强度和形状是鉴定化合物的标志。物的标志。 光的互补:光的互补:蓝蓝 黄黄吸收曲线的讨论:吸收曲线的讨论:同一种物质对同一种物质对不同波长不同波长光的吸光度不同。光的吸光度不同。吸光度最大处对应的波长称为最大吸收波长吸光度最大处对应的波长称为最大吸收波长maxmax不同浓度不同浓度的同一种物质,其吸收曲线的同一种物质,其吸收曲线形状形状相似相似maxmax不变。而对于不同物质,它们的吸不变。而对于不同物质,它们的吸收曲线形状和收曲线形状和maxmax则不同。则不同。吸收曲线可以提供物质的结构信息,并作吸收曲线可以提供物质的结构信息,并作为物质定性
8、分析的依据之一。为物质定性分析的依据之一。不同浓度的同一种物质不同浓度的同一种物质,在某一定波长下,在某一定波长下吸光度吸光度 A A 有差异,在有差异,在maxmax处吸光度处吸光度A A 的差的差异最大异最大。此特性可作为物质定量分析的依据。此特性可作为物质定量分析的依据。在在maxmax处吸光度随浓度变化的幅度最大处吸光度随浓度变化的幅度最大,所以测定最,所以测定最灵敏灵敏。吸收曲线是定量分析中吸收曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依据。选择入射光波长的重要依据。生色团:从广义来说,所谓生色团,是指分子中可以吸收生色团: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
9、基团。但是,人们通常将能吸光子而产生电子跃迁的原子基团。但是,人们通常将能吸收紫外、可见光的原子团或结构系统定义为生色团。收紫外、可见光的原子团或结构系统定义为生色团。 某些常见生色团的吸收光谱某些常见生色团的吸收光谱生色团溶剂/nmmax跃迁类型烯正庚烷17713000*炔正庚烷17810000*羧基乙醇20441n*酰胺基水21460n*羰基正己烷1861000n*, n*偶氮基乙醇339,665150000n*,硝基异辛酯28022n*亚硝基乙醚300,665100n*硝酸酯二氧杂环己烷27012n*助色团助色团: 助色团是指带有非键电子对的基团。助色团是指带有非键电子对的基团。如如-O
10、H、 -OR、 -NHR、-SH、-Cl、-Br、-I等,它们本身不能吸收大于等,它们本身不能吸收大于200nm的光,但的光,但是当它们与生色团相连时,会使生色团的吸收峰向长波方向是当它们与生色团相连时,会使生色团的吸收峰向长波方向移动,并且增加其吸光度。移动,并且增加其吸光度。红移与蓝移(紫移)红移与蓝移(紫移)有机化合物的吸收谱带常常因引入取代基或改变溶剂使最大有机化合物的吸收谱带常常因引入取代基或改变溶剂使最大吸收波长吸收波长maxmax和吸收强度发生变化和吸收强度发生变化: : 某些有机化合物经取代某些有机化合物经取代反应引入含有未共享电子对的基团(反应引入含有未共享电子对的基团( -
11、OH、 -OR、 -NH2、-SH 、-Cl、-Br、-SR、- NR2 )之后,吸收峰的波长将向长波)之后,吸收峰的波长将向长波方向移动,这种效应称为方向移动,这种效应称为红移效应红移效应。在某些生色团如羰基的。在某些生色团如羰基的碳原子一端引入一些取代基之后,吸收峰的波长会向短波方碳原子一端引入一些取代基之后,吸收峰的波长会向短波方向移动,这种效应称为向移动,这种效应称为蓝移(紫移)效应蓝移(紫移)效应。如。如-CH2、-CH2CH3、-OCOCH3。1 1R带带:由含杂原子的不饱和基团的:由含杂原子的不饱和基团的n n * *跃迁产生跃迁产生 C CO O;C CN N;N NN N E
12、 E小,小,maxmax250400nm250400nm,maxmax100200nm 200nm,maxmax10104 4 共轭体系增长,共轭体系增长,maxmax红移,红移,maxmax 溶剂极性溶剂极性,对于,对于( (CHCHCHCH) )n n maxmax不变不变 对 于对 于 C HC H C C C OC O maxmax红移红移3B带带:由:由 * *跃迁产生跃迁产生 芳香族化合物的主要特征吸收带芳香族化合物的主要特征吸收带 maxmax =254nm =254nm,宽带,具有精细结构;宽带,具有精细结构; maxmax=200=200 极性溶剂中,或苯环连有取代基,其精细
13、结构消失极性溶剂中,或苯环连有取代基,其精细结构消失4E带带:由苯环环形共轭系统的:由苯环环形共轭系统的 * *跃迁产生跃迁产生 芳香族化合物的特征吸收带芳香族化合物的特征吸收带 E E1 1 180nm 180nm maxmax10104 4 (常观察不到常观察不到) E E2 2 200nm 200nm maxmax=7000 =7000 强吸收强吸收 苯环有发色团取代且与苯环共轭时,苯环有发色团取代且与苯环共轭时,E E2 2带与带与K K带合并带合并 一起红移(长移)一起红移(长移)图示影响吸收带位置的因素:影响吸收带位置的因素:1溶剂效应溶剂效应:对对maxmax影响:影响: n-n
14、-* *跃迁:溶剂极性跃迁:溶剂极性,maxmax蓝移蓝移 -* *跃迁:溶剂极性跃迁:溶剂极性 ,maxmax红移红移对吸收光谱精细结构影响对吸收光谱精细结构影响 溶剂极性溶剂极性,苯环精细结构消失,苯环精细结构消失溶剂的选择溶剂的选择极性;纯度高;截止波长极性;纯度高;截止波长 maxmaxP PH H值值对对紫紫外外光光谱谱的的影影响响P PH H值值的的改改变变可可能能引引起起共共轭轭体体系系的的延延长长或或缩缩短短,从从而而引引起起吸吸收收峰峰位位置置的的改改变变,对对一一些些不不饱饱和和酸酸、烯烯醇醇、酚酚及及苯苯胺胺类类化化合合物物的的紫紫外外光光谱谱影影响响很很大大,如如果果化
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