紫外可见吸收光谱分析法ppt课件.ppt
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1、单击此处编辑母版文本样式12/29/20221紫外紫外-可见吸收光谱可见吸收光谱Ultraviolet-Visible Absorption Spectrometry(UV-Vis)单击此处编辑母版文本样式12/29/20222在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么本章内容2.0 概述2.1 紫外-可见吸收光谱2.2 Lambert-Beer 定律2.3 紫外-可见分光光度计2.4 分析条件的选择2.5 紫外-可见分光光度计法的应用单击此处编辑母版文本样式12/29/20223在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并
2、未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么2.0 概述(Introduction)紫外-可见吸收光谱法(紫外-可见分光光度法):利用某些物质的分子吸收200nm800nm光谱区的辐射来进行分析测定的方法。单击此处编辑母版文本样式12/29/20224在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么2.0 概述2.1 紫外-可见吸收光谱2.2 Lambert-Beer 定律2.3 紫外-可见分光光度计2.4 分析条件的选择2.5紫外-可见分光光度计法的应用本章内容2.1.1 分子吸收光谱的产生2.1.2 常用术语2.1.3 常见有
3、机化合物的紫外-可见吸收光谱2.1.4 影响紫外-可见吸收光谱因素单击此处编辑母版文本样式12/29/20225在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么2.1 紫外-可见吸收光谱-2.1.1 分子吸收光谱的产生2.1.1 分子吸收光谱的产生1 跃迁:分子中的电子受到光、热、电等的激发,从一个能级转移到另一个能级的过程。2.分子能级组成 分子内三种运动形式:价电子运动 分子振动 分子转动单击此处编辑母版文本样式12/29/20226在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什
4、么2.1 紫外-可见吸收光谱-2.1.1 分子吸收光谱的产生每种运动状态都属一定的能级:E=Ee+Ev+Er 当分子吸收外界能量后,分子能级跃迁,基态激发态电子能级(electron energy levels)分子振动能级(vibrational energy levels)分子转动能级(rotation energy levels)分子中电子能级、振动能级和转动能级示意图电电子子能能级级振振动动能能级级转转动动能能级级E1E0S1S0r r r r 单击此处编辑母版文本样式12/29/20227在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算
5、不了什么2.1 紫外-可见吸收光谱2.1.1 分子吸收光谱的产生分子内运动三种跃迁能级,所需能量大小顺序 E电子 E振动 E转动分子吸收光能不是连续的是量子化特征分子的能量变化E为各种形式能量变化的总和:E=E电子电子 +E振动振动 +E转动转动分子吸收能量=两个跃迁能级之差100nm-780nm 紫外、可见区800nm-2.5m 近红外区25m-250m 远红外、微波区电子能级差1-20 eV振动能级差0.05-1 eV转动能级差0.05 eV单击此处编辑母版文本样式12/29/20228在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么
6、2.1 紫外-可见吸收光谱2.1.1 分子吸收光谱的产生3.紫外-可见吸收光谱:分子吸收紫外-可见光获得的能量,使价电子发生跃迁,由价电子跃迁产生的分子吸收光谱称为紫外-可见吸收光谱或电子光谱(eletronic spectrum)。(1)形成过程:M+h M*h 辐射入射光强I0待测溶液透射光强I测得A绘制曲线吸收值A波长 分子吸收光谱 运动的分子外层电子吸收外来辐射产生电子能级跃迁单击此处编辑母版文本样式12/29/20229在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么2.1 紫外-可见吸收光谱2.1.1 分子吸收光谱的产生(2)
7、吸收曲线:不同波长的光通过待测物质,经待测物质吸收后,测量其对不同波长光的吸收程度(即吸光度A),以辐射波长为横坐标吸光度A为纵坐标,作图,得到该物质的吸收光谱或吸收曲线Anm max=279nm =15单击此处编辑母版文本样式12/29/202210在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么2.1 紫外-可见吸收光谱2.1.1 分子吸收光谱的产生带状光谱产生的原因:分子是处在基态振动能级上。当用紫外、可见光照射分子时,电子可以从基态激发到激发态的任一振动(或不同的转动)能级上。因此,电子能级跃迁产生的吸收光谱,包括了大量谱线,并由
8、于这些谱线的重叠而成为连续的吸收带(band broadening).(3)形成吸收带(band):电子跃迁伴随振动能级 和转动能级的跃迁。单击此处编辑母版文本样式12/29/202211在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么2.1 紫外-可见吸收光谱2.1.1 分子吸收光谱的产生(4)吸收曲线表示:物理意义:吸收曲线表明了某种物质对不同波长光的吸收能力分布。1)不同的物质,形状不同,max不同。选择吸收:同一种物质对不同波长的光表现出不同的吸收能力。不同的物质对光的选择吸收性质是不同的。物质对光呈现选择吸收的原因:单一吸光物质
9、的分子或离子只有有限数量的量子化能级的缘故。反映了分子内部结构的差异,各物质分子能级千差万别,内部各能级间的间隔也不相同。最大吸收峰 肩峰末端吸收 峰谷单击此处编辑母版文本样式12/29/202212在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么2.1 紫外-可见吸收光谱2.1.1 分子吸收光谱的产生2)对同一物质,其c不同时,形状和max不变,只是吸收程度要发生变化,表现在曲线上就是曲线的高低发生变化。不同不同KMnO4溶液浓度的分子光谱溶液浓度的分子光谱单击此处编辑母版文本样式12/29/202213在日常生活中,随处都可以看到浪费
10、粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么2.1 紫外-可见吸收光谱2.1.1 分子吸收光谱的产生(5)吸收强度表示:(6)吸收曲线用途:1)定性及结构研究 波的形状、峰的强度、位置和数目2)定量:朗伯-比尔定律,选择最大吸收波长。104 强吸收103104 中强吸收 103 弱吸收单击此处编辑母版文本样式12/29/202214在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么不同物质选择性地吸收不同波长或能量的外来辐射单击此处编辑母版文本样式12/29/202215在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象
11、。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么2.1 紫外-可见吸收光谱2.0 概述2.1紫外-可见吸收光谱2.2 lambert-Beer 定律2.3 紫外-可见分光光度计2.4 分析条件的选择2.5紫外-可见分光光度计法的应用本节内容2.1.1 分子吸收光谱的产生2.1.2 常见有机化合物的紫外-可见吸收 光谱2.1.3影响紫外-可见吸收光谱因素单击此处编辑母版文本样式12/29/202216在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么2.1 紫外-可见吸收光谱2.1.2 有机化合物紫外-可见吸收光谱一、引言有机化
12、合物的价电子包括 外层电子成键的价电子非成键的价电子键,电子键,电子成键轨道*反键轨道成键轨道*反键轨道n电子,n轨道单击此处编辑母版文本样式12/29/202217在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么各轨道能级高低顺序:*;跃迁类型:-*,-*-*,n-*-*,n-*有机化合物的吸收带:*、*、n*、n*无机化合物的吸收带:由电荷迁移和配位场跃迁产生。由电荷迁移和配位场跃迁产生。2.1 紫外-可见吸收光谱2.1.2 有机化合物紫外-可见吸收光谱单击此处编辑母版文本样式12/29/202218在日常生活中,随处都可以看到浪费粮
13、食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么2.1 紫外-可见吸收光谱2.1.2 有机化合物紫外-可见吸收光谱跃迁能量E以波长表示所在区域,紫外和可见光谱区 *n *n *200nm 200nm 可见光区可见光区二、跃迁类型1)*跃迁 分子成键轨道中的一个电子通过吸收辐射而被激发到相应的反键轨道。化合物种类:饱和烃,特点:需要的能量较高,位置:真空紫外光区。200nm例:-C-C-如:乙烷:max=135nm C-H 如:甲烷:max=125nm单击此处编辑母版文本样式12/29/202219在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许
14、你认为浪费这一点点算不了什么2.1 紫外-可见吸收光谱2.1.2 有机化合物紫外-可见吸收光谱2)n *transition化合物种类:发生在含有未共用电子对(非键电子)原子的饱和有机化合物中。特点:跃迁所需要的能量较高位置:远紫外光区和近紫外光区,150-250nm =100 300 Lcm-1 mol-1【例】:max maxH2O 167 1480CH3Cl 173 200CH3Br 204CH3I 258单击此处编辑母版文本样式12/29/202220在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么【例】:max maxcarbo
15、nyls 186 100Carboxylic acids 204 412.1 紫外-可见吸收光谱2.1.2 有机化合物紫外-可见吸收光谱3)*transition化合物种类:不饱和有机化合物 特点:max104,为强吸收带、共轭效应位置:吸收峰处于近紫外光区或可见区,200nm700nm例:1,3-丁二烯(己烷)217nm,210004)n*transition孤对电子向反键轨道跃迁。简单的生色团中的孤对电子向反键轨道跃迁。化合物种类:含有杂原子的不饱和基团,特点:谱带强度弱,104。例:一些d10电子配合物中,配体和金属离子之间可产生这种分子内电荷迁移跃迁吸收带。单击此处编辑母版文本样式12
16、/29/202222在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么三、常用术语1.生色团(Chromophoric group):指有机化合物分子中含有能产生 *、n *跃迁 的,并且能在紫外-可见光范围内产生吸收的基团。跃迁类型:*、n *跃迁 基团类:C=C,C=O,N=N,.2.1 紫外-可见吸收光谱2.1.2 有机化合物紫外-可见吸收光谱单击此处编辑母版文本样式12/29/202223在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么常见生色团的吸收光谱2.1 紫外-可见吸收
17、光谱2.1.2 有机化合物紫外-可见吸收光谱单击此处编辑母版文本样式12/29/202224在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么2.助色团(auxochromous group)含有非键电子对的杂原子饱和基团,当它们与生色团或饱和烃相连时,能使生色团或饱和烃的吸收收向长波方向移动,并使吸收强度增加。跃迁形式:n *。基团类型:带杂原子的饱和基团-F-CH3-Br-OH-OCH3-NH2-NHCH3-NH(CH3)2-NHC6H5-O-例:-NR2(+40nm)-OR (+30nm)-SR (+30nm)-Cl (+5nm)例:
18、苯 =255nm,=230 苯酚 =270nm,=14502.1 紫外-可见吸收光谱2.1.2 有机化合物紫外-可见吸收光谱单击此处编辑母版文本样式12/29/202225在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么2.1 紫外-可见吸收光谱2.1.2 有机化合物紫外-可见吸收光谱3.红移和紫移(1)红移(bathochromic shift):指由于化合物的结构改变,如引入助色团、发生共轭效应以及改变溶剂等,使吸收峰向长波方向移动的现象。(2)红移基团:使某化合物的最大吸收波长向长波方向移动的基团。-OH、-OR、-NH2、-SH、
19、-Cl、-Br、SR、-NR2波长波长吸吸收收值值单击此处编辑母版文本样式12/29/202226在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么(3)蓝移(紫移)指由于化合物的结构改变或受溶剂影响等,使吸收峰向短波方向移动的现象。(4)蓝(紫)基团使某化合物的最大吸收波长向短波方向移动的基团。例:-CH 2-CH2CH3 -OCOCH32.1 紫外-可见吸收光谱2.1.2 有机化合物紫外-可见吸收光谱单击此处编辑母版文本样式12/29/202227在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一
20、点点算不了什么2.1 紫外-可见吸收光谱2.1.2 有机化合物紫外-可见吸收光谱4.增色效应:由于化合物结构改变或其它原因,其吸收带的摩尔吸光系数max增加,吸收强度增加现象。5.减色效应:当有机化合物的结构发生变化时,其吸收带的摩尔吸光系数max减小,即吸收带强度降低的现象。单击此处编辑母版文本样式12/29/202228在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么四、常见有机化合物紫外-可见吸收光谱由*、*、n*、n*及电荷迁移跃迁产生。1.饱和烃及其取代衍生物跃迁类型:*跃迁:饱和烃的max小于150nm n*跃迁:CH3Cl:
21、173 CH3Br:204 CH3I :258nm用途:用作测定紫外和(或)可见吸收光谱的溶剂水 190nm 乙醇 210nm正已烷 195nm 环已烷 210nm2.1 紫外-可见吸收光谱2.1.2 有机化合物紫外-可见吸收光谱单击此处编辑母版文本样式12/29/202229在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么2.不饱和烃及共轭烯烃键的类型:键+键跃迁类型:*和*例:乙烯:*跃迁,2.1 紫外-可见吸收光谱2.1.2 有机化合物紫外-可见吸收光谱 max=185 nm max=217 nm max=258 nm单击此处编辑母
22、版文本样式12/29/202230在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么2.1 紫外-可见吸收光谱2.1.2 有机化合物紫外-可见吸收光谱3.羰基化合物跃迁类型:*、n*、n*三个吸收带例:C=O:n *:270290nmR吸收带:n*吸收带特 点:强度弱 100 Lmol-1 cm-1eg:丙酮 276nm(弱带)n *单击此处编辑母版文本样式12/29/202231在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么4.苯及其衍生物苯:三个吸收带,由*跃迁引起的。E1带:1
23、85nm,=47 000 Lmol-1 cm-1 产生的原因:苯环内乙烯键上的电子被激发,无振动E2带:204nm,=7 900 Lmol-1 cm-1 产生的原因:由苯环的共轭二烯所引起。有低分辨率的振动结构。2.1 紫外-可见吸收光谱2.1.2 有机化合物紫外-可见吸收光谱单击此处编辑母版文本样式12/29/202232在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么B 带(精细结构-fine structrue):230270nm =200 Lmol-1 cm-1 产生的原因:这是由于振动跃迁在基态电子上的 跃迁上的叠加而引起的。在
24、极性溶剂中,这些精细结构消失。取代苯:不同的取代基团对吸收产生影响。2.1 紫外-可见吸收光谱2.1.2 有机化合物紫外-可见吸收光谱单击此处编辑母版文本样式12/29/202233在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么2.1 紫外-可见吸收光谱2.1.3 影响紫外-可见吸收光谱因素5.溶剂的影响溶剂效应:溶剂的极性的不同引起某些化合物的吸收光谱的红移或紫移。极性溶剂作用:影响吸收的波长、强度、精细结构峰的形状改变:随溶剂极性增加,吸收光谱变平滑,精细结构消失;峰的位置改变:随溶剂极性增加,*红移,n *紫移例:极性溶剂中,振动
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