第三章紫外可见吸收光谱法PPT讲稿.ppt
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1、第三章紫外可见吸收光谱法第三章紫外可见吸收光谱法第1页,共61页,编辑于2022年,星期二1.定义定义紫外可见吸收光谱法:紫外可见吸收光谱法:紫外可见吸收光谱法:紫外可见吸收光谱法:根据溶液中物质的分子或离子对紫根据溶液中物质的分子或离子对紫外和可见光谱区辐射能的吸收来研究物质的组成和结构的方外和可见光谱区辐射能的吸收来研究物质的组成和结构的方法,包括比色分析法与法,包括比色分析法与分光分光光度法。光度法。l l比色分析法:比色分析法:比色分析法:比色分析法:比较有色溶液深浅来确定物质含量的方法,属于可见比较有色溶液深浅来确定物质含量的方法,属于可见吸收光度法的的范畴。吸收光度法的的范畴。l
2、l分光光度法:分光光度法:分光光度法:分光光度法:使用分光光度计进行吸收光谱分析的方法。使用分光光度计进行吸收光谱分析的方法。第2页,共61页,编辑于2022年,星期二紫外可见波长范围:紫外可见波长范围:紫外可见波长范围:紫外可见波长范围:u远紫外光区:远紫外光区:10-200nm;u近紫外光区:近紫外光区:200-400nm;u可见光区:可见光区:400-780nm。紫外可见吸收光谱法特点:紫外可见吸收光谱法特点:紫外可见吸收光谱法特点:紫外可见吸收光谱法特点:u仪器较简单,价格较便宜;仪器较简单,价格较便宜;u分析操作简单;分析操作简单;u分析速度较快。分析速度较快。第3页,共61页,编辑
3、于2022年,星期二n紫外可见吸收光谱:紫外可见吸收光谱:分子价电子能级跃迁分子价电子能级跃迁分子价电子能级跃迁分子价电子能级跃迁(伴随着振动能(伴随着振动能级和转动能级跃迁)。级和转动能级跃迁)。2.紫外可见吸收光谱的产生紫外可见吸收光谱的产生由由于于O2、N2、CO2、H2O等等在在真真空空紫紫外外区区(60-200nm)均均有有吸吸收收,测测定定这这一一范范围围光光谱谱时时须须将将光光学学系系统统抽抽真真空空并并充充充充入入惰惰性性气气体体。所所以以真空紫外分光光度计真空紫外分光光度计真空紫外分光光度计真空紫外分光光度计非常昂贵,在实际应用中受到一定的限制。非常昂贵,在实际应用中受到一定
4、的限制。通通常常所所说说的的紫紫外外-可可见见分分光光光光度度法法,实实际际上上是是指指近近近近紫紫紫紫外外外外-可可可可见分光光度法见分光光度法见分光光度法见分光光度法(200-780nm)。第4页,共61页,编辑于2022年,星期二n n物质分子内部三种运动形式:物质分子内部三种运动形式:物质分子内部三种运动形式:物质分子内部三种运动形式:电子相对于原子核的运动;原电子相对于原子核的运动;原子核在其平衡位置附近的相对振动;分子本身绕其重心的转动。子核在其平衡位置附近的相对振动;分子本身绕其重心的转动。n n分子具有三种不同能级:分子具有三种不同能级:分子具有三种不同能级:分子具有三种不同能
5、级:电子能级、振动能级和转动能级。电子能级、振动能级和转动能级。n n三种能级都是量子化的,且各自具有相应的能量。三种能级都是量子化的,且各自具有相应的能量。三种能级都是量子化的,且各自具有相应的能量。三种能级都是量子化的,且各自具有相应的能量。n n分子的内能:分子的内能:分子的内能:分子的内能:电子能量电子能量Ee、振动能量振动能量Ev、转动能量、转动能量Er。2.12.1电子跃迁与分子吸收光谱电子跃迁与分子吸收光谱电子跃迁与分子吸收光谱电子跃迁与分子吸收光谱第5页,共61页,编辑于2022年,星期二uu转动能级转动能级转动能级转动能级间的能量差:间的能量差:0.0050.05eV,跃迁产
6、生吸收光谱位跃迁产生吸收光谱位于远红外区(于远红外区(远红外光谱或分子转动光谱远红外光谱或分子转动光谱远红外光谱或分子转动光谱远红外光谱或分子转动光谱););uu振动能级振动能级振动能级振动能级的能量差:的能量差:0.051eV,跃迁产生的吸收光谱位于红外跃迁产生的吸收光谱位于红外区(区(红外光谱或分子振动光谱红外光谱或分子振动光谱红外光谱或分子振动光谱红外光谱或分子振动光谱););uu电子能级电子能级电子能级电子能级的能量差较大,约为的能量差较大,约为120eV。电子跃迁产生的吸收电子跃迁产生的吸收光谱在紫外光谱在紫外-可见光区可见光区(紫外紫外紫外紫外-可见光谱或分子的电子光谱可见光谱或分
7、子的电子光谱可见光谱或分子的电子光谱可见光谱或分子的电子光谱)。分子的各能级:分子的各能级:分子的各能级:分子的各能级:第6页,共61页,编辑于2022年,星期二能级跃迁:能级跃迁:能级跃迁:能级跃迁:电子能级间跃迁的同时,总伴电子能级间跃迁的同时,总伴电子能级间跃迁的同时,总伴电子能级间跃迁的同时,总伴随有振动和转动能级间的跃迁。随有振动和转动能级间的跃迁。随有振动和转动能级间的跃迁。随有振动和转动能级间的跃迁。即电子光谱中总包含有振动能级即电子光谱中总包含有振动能级和转动能级间跃迁产生的若干谱和转动能级间跃迁产生的若干谱线而呈现线而呈现宽谱带(带状光谱)宽谱带(带状光谱)宽谱带(带状光谱)
8、宽谱带(带状光谱)。第7页,共61页,编辑于2022年,星期二u电子跃迁可以从基态激发到激发态的任一振动、转动能级上。故电子跃迁可以从基态激发到激发态的任一振动、转动能级上。故电子能级跃迁产生的吸收光谱包含了大量谱线,并由于这些电子能级跃迁产生的吸收光谱包含了大量谱线,并由于这些谱线谱线谱线谱线的重叠的重叠的重叠的重叠而成为连续的吸收带。而成为连续的吸收带。u绝大多数的分子光谱分析,都是用液体样品,加之仪器的绝大多数的分子光谱分析,都是用液体样品,加之仪器的分辨率分辨率分辨率分辨率有限有限有限有限,因而使记录所得电子光谱的谱带变宽。,因而使记录所得电子光谱的谱带变宽。带状分子吸收光谱产生的原因
9、:带状分子吸收光谱产生的原因:带状分子吸收光谱产生的原因:带状分子吸收光谱产生的原因:第8页,共61页,编辑于2022年,星期二当一束光照射到物质上时,光与物质发生相互作用,于是当一束光照射到物质上时,光与物质发生相互作用,于是产生产生反射、散射、吸收、透射反射、散射、吸收、透射反射、散射、吸收、透射反射、散射、吸收、透射。3.物质对光的选择性吸收物质对光的选择性吸收第9页,共61页,编辑于2022年,星期二当当一一束束光光照照射射到到某某物物质质或或其其溶溶液液时时,组组成成该该物物质质的的分分子子、原原子子或或离离子子与与光光子子发发生生“碰碰碰碰撞撞撞撞”。光光子子的的能能量量被被分分子
10、子、原原子子所所吸吸收收,由由最低能态(基态)跃迁到较高能态(激发态)。最低能态(基态)跃迁到较高能态(激发态)。光的吸收:光的吸收:光的吸收:光的吸收:第10页,共61页,编辑于2022年,星期二u分子、原子或离子具有分子、原子或离子具有不连续不连续的量子化能级的量子化能级uu仅当光子能量与被照物质基态和激发态能量之差相等时才能仅当光子能量与被照物质基态和激发态能量之差相等时才能仅当光子能量与被照物质基态和激发态能量之差相等时才能仅当光子能量与被照物质基态和激发态能量之差相等时才能发生吸收发生吸收发生吸收发生吸收u不同的物质由于其结构不同而具有不同的量子化能级,其能不同的物质由于其结构不同而
11、具有不同的量子化能级,其能量差也不相同,物质对光的吸收具有量差也不相同,物质对光的吸收具有选择性选择性选择性选择性物质对光的选择性吸收物质对光的选择性吸收 吸收曲线吸收曲线吸收曲线吸收曲线第11页,共61页,编辑于2022年,星期二吸收曲线:吸收曲线:吸收曲线:吸收曲线:将不同波长的光透过某一固定浓度待测溶液,测量每一波长将不同波长的光透过某一固定浓度待测溶液,测量每一波长下溶液对光的吸收程度,以波长为横坐标,吸光度为纵坐标作下溶液对光的吸收程度,以波长为横坐标,吸光度为纵坐标作图,即可得到吸收曲线图,即可得到吸收曲线(吸收光谱吸收光谱吸收光谱吸收光谱)。描述了物质对不同波长光的吸收能力描述了
12、物质对不同波长光的吸收能力描述了物质对不同波长光的吸收能力描述了物质对不同波长光的吸收能力。第12页,共61页,编辑于2022年,星期二关于吸收曲线:关于吸收曲线:关于吸收曲线:关于吸收曲线:u同一种物质对不同波长光的吸光度不同。吸光度最大处对应同一种物质对不同波长光的吸光度不同。吸光度最大处对应的波长称为的波长称为最大吸收波长最大吸收波长最大吸收波长最大吸收波长 maxmax;u不同浓度的同一种物质,其吸收曲线形状相似,不同浓度的同一种物质,其吸收曲线形状相似,max不变。而对不变。而对于不同物质,它们的吸收曲线形状和于不同物质,它们的吸收曲线形状和max不同不同;第13页,共61页,编辑于
13、2022年,星期二uu吸收光谱的波长分布吸收光谱的波长分布吸收光谱的波长分布吸收光谱的波长分布:由产生谱带的跃迁能级间的能量差所决定,:由产生谱带的跃迁能级间的能量差所决定,反映了分子内部能级分布状况,是反映了分子内部能级分布状况,是物质定性的依据物质定性的依据物质定性的依据物质定性的依据;uu吸收谱带的强度与分子偶极矩变化、跃迁几率有关,也提供分吸收谱带的强度与分子偶极矩变化、跃迁几率有关,也提供分吸收谱带的强度与分子偶极矩变化、跃迁几率有关,也提供分吸收谱带的强度与分子偶极矩变化、跃迁几率有关,也提供分子结构的信息子结构的信息子结构的信息子结构的信息。通常将在最大吸收波长处测得的摩尔吸光系
14、数。通常将在最大吸收波长处测得的摩尔吸光系数max也作为定性的依据。不同物质的也作为定性的依据。不同物质的max有时可能相同,但有时可能相同,但max不一定相同;不一定相同;u吸收谱线强度吸收谱线强度A与该物质分子吸收的光子数成正比,即与该物质的浓与该物质分子吸收的光子数成正比,即与该物质的浓度度C成正比,这是成正比,这是定量分析的依据定量分析的依据定量分析的依据定量分析的依据。第14页,共61页,编辑于2022年,星期二u不同浓度的同一种物质,在某一定波长下吸光度不同浓度的同一种物质,在某一定波长下吸光度A有差异,有差异,在在在在 maxmax处吸光度处吸光度处吸光度处吸光度A A的差异最大
15、的差异最大的差异最大的差异最大。u在在max处吸光度随浓度变化的幅度最大,所以测定最灵敏。处吸光度随浓度变化的幅度最大,所以测定最灵敏。吸收吸收吸收吸收曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依据曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依据曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依据曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依据。第15页,共61页,编辑于2022年,星期二章节重点:章节重点:u紫外可见吸收光谱产生原理;紫外可见吸收光谱产生原理;u物质对光的选择性吸收;物质对光的选择性吸收;u吸收曲线的定义、特性及应用。吸收曲线的定义、特性及应用。第16页,共61页,编辑于2022年,星期二第二章第二章紫外可见
16、吸收光谱紫外可见吸收光谱法法1.1.电子跃迁类型电子跃迁类型电子跃迁类型电子跃迁类型2.2.立体结构和互变结构的影响立体结构和互变结构的影响立体结构和互变结构的影响立体结构和互变结构的影响3.3.溶溶溶溶剂剂剂剂的的的的影影影影响响响响-溶溶溶溶剂剂剂剂极极极极性性性性对对对对吸吸吸吸收收收收光光光光谱谱谱谱的的的的影响影响影响影响4.4.生色团与助色团生色团与助色团生色团与助色团生色团与助色团5.5.红移与蓝移红移与蓝移红移与蓝移红移与蓝移-增色与减色增色与减色增色与减色增色与减色第二节 有机化合物紫外可见吸收光谱第17页,共61页,编辑于2022年,星期二 有机化合物有机化合物的紫外的紫外
17、-可见吸收光谱是三种可见吸收光谱是三种电子跃迁电子跃迁的结果:的结果:电子、电子、电子、电子、电子、电子、电子、电子、n n电子电子电子电子。分子轨道理论:成键轨道分子轨道理论:成键轨道分子轨道理论:成键轨道分子轨道理论:成键轨道-反键轨道反键轨道反键轨道反键轨道当当外层电子外层电子吸收紫外或可见辐射后,就从基态(成键轨道)向激发吸收紫外或可见辐射后,就从基态(成键轨道)向激发态(反键轨道)跃迁。主要有四种跃迁,所需能量态(反键轨道)跃迁。主要有四种跃迁,所需能量E大小顺序为:大小顺序为:nnnn *s s*n En s s1.电子跃迁类型电子跃迁类型COHH第18页,共61页,编辑于2022
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