紫外可见吸收光谱法课件.ppt
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- 紫外 可见 吸收光谱 课件
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1、HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science 第一节第一节 概概 述述 一、定义一、定义:根据溶液中物质分子或离子对紫外根据溶液中物质分子或离子对紫外和可见光的吸收来研究物质的组成和结构的和可见光的吸收来研究物质的组成和结构的方法。包括比色分析法和紫外方法。包括比色分析法和紫外-可见分光光度可见分光光度法。法。第三章 紫外-可见吸收光谱法光谱名称波长范围远紫外光10200nm近紫外光200400nm可见光400780nmHEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Mate
2、rial Science远紫外光远紫外光(10200nm):可被大气中的水:可被大气中的水气、氮、氧和二氧化碳等所吸收,只能在气、氮、氧和二氧化碳等所吸收,只能在真空中研究,称为真空紫外光。真空中研究,称为真空紫外光。近紫外:近紫外:200-400nm 二、波长范围二、波长范围HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science 可见光:可见光:人眼能感觉到的波长人眼能感觉到的波长400-780nm的光。的光。白光白光:由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫:由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫光按一定比例混合而成的复合光。光按一定比例混合而
3、成的复合光。HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science 看到的是固体物质看到的是固体物质反射或溶液透射反射或溶液透射的光。的光。物质(溶液)吸收的光是物质(溶液)吸收的光是反射或透射光反射或透射光的互补光的互补光。溶液颜色的深浅,取决于溶液中吸光溶液颜色的深浅,取决于溶液中吸光物质浓度的高低。物质浓度的高低。三、物质的颜色与光的关系三、物质的颜色与光的关系基于物质对光的选择性吸收基于物质对光的选择性吸收 HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Sc
4、ience 物质对光的选择性吸收物质对光的选择性吸收颜色与光的关系:颜色与光的关系:白光全吸收白光全吸收白光全透过白光全透过吸收黄光吸收黄光HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science /nm 吸收光颜色吸收光颜色 物质颜色物质颜色 400-450紫黄绿 450-480蓝蓝黄黄 480-490绿蓝绿蓝橙橙 490-500蓝绿蓝绿红红 500-560绿绿红紫红紫 560-580黄绿黄绿紫紫 580-610黄黄蓝蓝 610-650橙橙绿蓝绿蓝 650-780红红蓝绿蓝绿 物质颜色与吸收光颜色关系物质颜色与吸收光颜色关系H
5、EBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science 四、分析方法四、分析方法利用比较溶液颜色深浅来测定溶液中某组利用比较溶液颜色深浅来测定溶液中某组分的含量的分析方法,称作分的含量的分析方法,称作比色分析法比色分析法。比色法:比色法:目视比色;目视比色;分光光度法:分光光度法:利用分光光度计进行吸收光利用分光光度计进行吸收光谱分析的方法。谱分析的方法。依据:依据:物质对光的选择性吸收作用。物质对光的选择
6、性吸收作用。五、吸收光谱曲线五、吸收光谱曲线 将各种波长的单色光依次通过一定将各种波长的单色光依次通过一定浓度的溶液,并测定每一波长下溶液对光的浓度的溶液,并测定每一波长下溶液对光的吸收程度吸收程度()。以波长以波长()为横坐标,为横坐标,A为纵坐标作图,为纵坐标作图,得到的曲线,称得到的曲线,称吸收光谱曲线吸收光谱曲线。最大吸收波长最大吸收波长max:光吸收程度最大处对应的波长。光吸收程度最大处对应的波长。HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material ScienceHEBEI NORMAL UNIVESITY,College of
7、 Chemistry&Material Science 分光光度法分光光度法 仪器:仪器:分光光度计分光光度计测定:吸收光谱曲线测定:吸收光谱曲线波谱区:紫外、可见波谱区:紫外、可见应用:定性、定量分析、应用:定性、定量分析、结构分析结构分析 HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science无色溶液对光有无吸收?无色溶液对光有无吸收?醋酸水溶液:吸收一定波长的紫外光,醋酸水溶液:吸收一定波长的紫外光,分光光度法测定。分光光度法测定。190 200 210 220 230 240 250 260 2700.00.20.40
8、.60.81.01.2Absorbance W avelength/nmHEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science 紫外吸收光谱的产生:分子外层电子能级紫外吸收光谱的产生:分子外层电子能级跃迁的结果,跃迁的结果,电子跃迁的同时,伴随着振电子跃迁的同时,伴随着振动转动能级的跃迁动转动能级的跃迁带状光谱。带状光谱。第二节第二节 紫外紫外-可见吸收光谱可见吸收光谱HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science 分子吸收光谱分子吸收光谱在分子中,除
9、了电子相对于原子核的运在分子中,除了电子相对于原子核的运动外,还有核间相对位移引起的振动和动外,还有核间相对位移引起的振动和转动。转动。这三种运动能量都是量子化的,并对应这三种运动能量都是量子化的,并对应有一定能级。下图为分子的能级示意图。有一定能级。下图为分子的能级示意图。HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science13HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science图中表示了不同能量的电子能级。在每一电子图中表示了不同能量的电子能级。在每一
10、电子能级上有许多间距较小的振动能级,能级上有许多间距较小的振动能级,在每一振动能级上又有许多更小的转动能级。在每一振动能级上又有许多更小的转动能级。E电子电子:电子能级差:电子能级差 E振动振动:振动能级差:振动能级差 E转动转动:转动能级差:转动能级差即有即有 E电子电子 E振动振动 E转动转动E分子分子=E电子电子 +E振动振动 +E转动转动 HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science 通常,分子是处在基态振动能级上。通常,分子是处在基态振动能级上。当用紫外、可见光照射分子时,电子可以从当用紫外、可见光照射分子
11、时,电子可以从基态激发到激发态的任一振动(或不同的转基态激发到激发态的任一振动(或不同的转动)能级上。动)能级上。因此,电子能级跃迁产生的吸收光谱,包括因此,电子能级跃迁产生的吸收光谱,包括了大量谱线,并由于这些谱线的重叠而成为了大量谱线,并由于这些谱线的重叠而成为连续的吸收带,这就是为什么分子的紫外、连续的吸收带,这就是为什么分子的紫外、可见光谱不是线光谱,而是可见光谱不是线光谱,而是带状光谱带状光谱的原因。的原因。HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science 不同物质具有不同的分子结构,选择性吸收不同物质具有不同
12、的分子结构,选择性吸收 不同波长的光,因而具有不同的吸收光谱不同波长的光,因而具有不同的吸收光谱 结构鉴定结构鉴定光选择吸收的性质光选择吸收的性质:反映了分子内部结构反映了分子内部结构的差异,各物质分子能级千差万别,内部的差异,各物质分子能级千差万别,内部各能级间的间隔也不相同。各能级间的间隔也不相同。HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science (一)分子中电子的跃迁类型(一)分子中电子的跃迁类型 O n电子(电子(n轨道)轨道)有机物有机物 H C 电子(电子(轨道)轨道)H 电子(电子(轨道)轨道)*反键轨道反
13、键轨道 *反键轨道反键轨道 n非键轨道非键轨道 成键轨道成键轨道 成键轨道成键轨道*n*n*(一)分子中电子的跃迁类型(一)分子中电子的跃迁类型HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science 跃迁跃迁 所需能量最大;吸收远紫外光所需能量最大;吸收远紫外光 吸收波长吸收波长 n *n*有机化合物的紫外有机化合物的紫外-可见吸收光谱法分析依据可见吸收光谱法分析依据 *n*内容回顾内容回顾根据溶液中根据溶液中物质分子或离子物质分子或离子对对紫外和可见紫外和可见光光的的吸收吸收来研究物质的组成和结构的方法。来研究物质的组成和结
14、构的方法。包括比色分析法和紫外包括比色分析法和紫外-可见分光光度法。可见分光光度法。分子吸收光谱分子吸收光谱电子电子-振振-转光谱转光谱电子光谱:分子中成键电子跃迁电子光谱:分子中成键电子跃迁跃迁能量大小:跃迁能量大小:*n *n*有机化合物的紫外有机化合物的紫外-可见吸收光谱法分析依据可见吸收光谱法分析依据 *n*强吸收带强吸收带 不饱和键不饱和键 n*弱吸收带弱吸收带 含杂原子的不饱和键含杂原子的不饱和键有机物分子:有机物分子:HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science 产生产生*、n n*的有机分子特征:的有
15、机分子特征:包含不饱和包含不饱和键键生色团:含有生色团:含有键的不饱和基团。键的不饱和基团。一些生色团的特征吸收峰:一些生色团的特征吸收峰:P18 表表3-2P18 表表3-2:含杂原子的不饱和键的含杂原子的不饱和键的n n*在紫外区在紫外区270-350nm 醛、酮特征吸收带醛、酮特征吸收带孤立双键孤立双键*吸收峰出现在远紫外区吸收峰出现在远紫外区*在分析中的意义?在分析中的意义?1-己烯己烯 177 nm 1180011800 L.mol-1.cm-11,5-己二烯己二烯 178 nm 26000 26000 L.mol-1.cm-1 1,3,5-己三烯己三烯 268 nm 427000
16、L.mol-1.cm-1 HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science (二)生色团的共轭作用(二)生色团的共轭作用 共轭作用:一种化合物中有两个或两个以共轭作用:一种化合物中有两个或两个以上生色团时,若两个生色团发生共轭作用,上生色团时,若两个生色团发生共轭作用,则原来的吸收峰消失,在则原来的吸收峰消失,在长波方向长波方向产生产生吸吸光度显著加强光度显著加强的新的吸收峰。的新的吸收峰。共轭体系中共轭体系中,电子具有更大的离域性,电子具有更大的离域性,使得使得*轨道能量降低,导致吸收峰向轨道能量降低,导致吸收峰向长波
17、长波方向移动方向移动。HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science 蓝移、红移蓝移、红移 有机化合物的吸收谱带常常因引入有机化合物的吸收谱带常常因引入取代基取代基或改或改变变溶剂溶剂使使maxmax和吸收强度发生变化和吸收强度发生变化:maxmax向长波方向移动称为向长波方向移动称为红移红移,向短波方向,向短波方向移动称为移动称为蓝移蓝移 (紫移紫移)吸收强度即摩尔吸光系数吸收强度即摩尔吸光系数 增大或减小的现象增大或减小的现象分别称为分别称为增色效应增色效应或或减色效应减色效应。HEBEI NORMAL UNIVE
18、RSITY,College of Chemistry&Material Science单独的单独的羰基羰基 max=280 nmCH3CH=CHCHO max=220 nm max=322 nm 15000L.mol-1.cm-1 28L.mol-1.cm-1羰基双键和烯键共轭羰基双键和烯键共轭 使使*n*吸收峰吸收峰红移、产生增色效应红移、产生增色效应。HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science max(nm)max(L.mol-1.cm-1)(K)E 带带*184 nm 50000 E1吸收带吸收带 无精细结构
19、无精细结构 204 nm 7000 E2吸收带吸收带 低分辨率精细结构低分辨率精细结构 B带带 254 nm 200 B吸收带吸收带 *和苯环和苯环 精细结构吸收带精细结构吸收带 振动能级跃迁重叠振动能级跃迁重叠共轭封闭体系(苯)特征吸收带共轭封闭体系(苯)特征吸收带 HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemis
20、try&Material ScienceP20 表表3-4 某些苯衍生物的特征吸收某些苯衍生物的特征吸收有取代基时有取代基时 E 带红移带红移 B带精细结构简化带精细结构简化 强强度增加度增加 红移红移 助助 色色 团团:含有含有n电子的基团。它们本电子的基团。它们本身没有生色功能,但当它们与生色身没有生色功能,但当它们与生色团相连时,就会发生团相连时,就会发生n-共轭作用,共轭作用,使生色团的吸收波长红移,且强度使生色团的吸收波长红移,且强度增加增加。HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science26HEBEI NO
21、RMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science (三)溶剂对吸收光谱的影响 max(正己烷正己烷)max(氯仿氯仿)max(甲醇甲醇)max(水水)*230238237243n*3293153093051 1、溶剂极性对最大吸收波长的影响、溶剂极性对最大吸收波长的影响CHCH3CHCH3COCH3异丙叉丙酮的溶剂效应异丙叉丙酮的溶剂效应 溶剂极性的影响对对maxmax影响:影响:n-n-*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红移红移溶剂极性对吸收波长的影响,也是溶剂极性
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