紫外及可见分光光度法讲稿.ppt
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1、关于紫外及可见分光光度法第一页,讲稿共三十九页哦一、原子轨道一、原子轨道原子结构示意图原子结构示意图第二页,讲稿共三十九页哦(1)主主量量子子数数(n):主主量量子子数数就就相相当当于于电电子子层层,n可可以以取取任任意意正正整数;整数;(2)角角量量子子数数(l):角角量量子子数数相相当当于于亚亚层层,l可可以以取取小小于于n的的自自然然数;数;(3)磁磁量量子子数数(ml):磁磁量量子子数数决决定定了了原原子子轨轨道道的的伸伸展展方方向向,ml可以取可以取l;(4)电电子子自自旋旋量量子子数数(ms):每每个个原原子子轨轨道道里里都都可可以以填填充充两两个个电子,电子,ms都只能取都只能取
2、1/2,两个电子自旋相反。,两个电子自旋相反。具具有有角角量量子子数数0、1、2、3的的轨轨道道分分别别叫叫做做s轨轨道道、p轨轨道道、d轨轨道道、f轨轨道道。之之后后的的轨轨道道名名称称,按按字字母母顺顺序序排排列列,如如l=4时时叫叫g轨道。轨道。s轨道(轨道(l=0)上只能填充)上只能填充2个电子个电子;p轨道(轨道(l=1)上能填充)上能填充6个个;一个轨道填充的电子数为一个轨道填充的电子数为4l+2。第三页,讲稿共三十九页哦2、最低能量原理、最低能量原理 电电子子本本身身就就是是一一种种物物质质,也也具具有有同同样样的的性性质质,即即它它在在一一般般情情况况下下总总想想处处于于一一种
3、种较较为为安安全全(或或稳稳定定)的的一一种种状状态态(基基态态),也也就就是是能能量量最最低低时时的的状状态态。当当有有外外加加作作用用时时,电电子子也也是是可可以以吸吸收收能能量量到到能能量量较较高高的的状状态态(激激发发态),但是它总有时时刻刻想回到基态的趋势。态),但是它总有时时刻刻想回到基态的趋势。一一般般来来说说,离离核核较较近近的的电电子子具具有有较较低低的的能能量量,随随着着电电子子层层数数的的增增加加,电电子子的的能能量量越越来来越越大大;同同一一层层中中,各各亚亚层层的的能能量量是是按按s、p、d、f的的次次序序增增高高的的。这这两两种种作作用用的的总总结结果果可可以以得得
4、出出电电子子在在原原子子核核外外排排布布时时遵遵守守下下列列次次序序:1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p 规则:规则:np(n1)d(n2)fns 第四页,讲稿共三十九页哦 一一个个电电子子的的运运动动状状态态要要从从4个个方方面面来来进进行行描描述述,即即它它所所处处的的电电子子层层、电电子子亚亚层层、电电子子云云的的伸伸展展方方向向以以及及电电子子的的自自旋旋方方向向。在在同同一一个个原原子子中中没没有有也也不不可可能能有有运运动动状状态态完完全全相同的两个电子存在,这就是泡利不相容原理。相同的两个电子存在,这就是泡利不相容原理。第第一一电电子子层层(K层层)中中只只有有1s亚
5、亚层层,最最多多容容纳纳两两个个电电子子;第第二二电电子子层层(L层层)中中包包括括2s和和2p两两个个亚亚层层,总总共共可可以以容容纳纳8个个电电子子;第第3电电子子层层(M层层)中中包包括括3s、3p、3d三三个个亚亚层层,总总共共可可以以容容纳纳18个个电电子子第第n层层总总共共可可以以容纳容纳2n2个电子。个电子。3、泡利不相容原理、泡利不相容原理第五页,讲稿共三十九页哦4、洪特规则、洪特规则 从从光光谱谱实实验验结结果果总总结结出出来来的的洪洪特特规规则则有有两两方方面面的的含含义义:一一是是电电子子在在原原子子核核外外排排布布时时,将将尽尽可可能能分分占占不不同同的的轨轨道道,且且
6、自自旋旋平平行行;第第二二个个含义是对于同一个电子亚层,当电子排布处于:含义是对于同一个电子亚层,当电子排布处于:全满(全满(s2、p6、d10、f14)半满(半满(s1、p3、d5、f7)全空(全空(s0、p0、d0、f0)时比较稳定。)时比较稳定。第六页,讲稿共三十九页哦二、分子轨道理论二、分子轨道理论 原原子子在在形形成成分分子子时时,所所有有电电子子都都有有贡贡献献,分分子子中中的的电电子子不不再再从从属属于于某某个个原原子子,而而是是在在整整个个分分子子空空间间范范围围内内运运动动。在在分分子子中中电电子子的的空间运动状态可用相应的分子轨道来描述。空间运动状态可用相应的分子轨道来描述
7、。第七页,讲稿共三十九页哦分子轨道和原子轨道的主要区别分子轨道和原子轨道的主要区别(1)在原子中,电子的运动只受在原子中,电子的运动只受 1个原子核的作用,原个原子核的作用,原子轨道是单核系统;而在分子中,电子则在所有原子轨道是单核系统;而在分子中,电子则在所有原子核势场作用下运动,分子轨道是多核系统。子核势场作用下运动,分子轨道是多核系统。(2)原子轨道的名称用原子轨道的名称用s、p、d符号表示,而分子符号表示,而分子轨道的名称则相应地用轨道的名称则相应地用、符号表示。符号表示。第八页,讲稿共三十九页哦分分子子轨轨道道可可以以由由分分子子中中原原子子轨轨道道的的线线性性组组合合而而得得到到。
8、几几个个原原子子轨轨道道可可组组合成几个分子轨道。合成几个分子轨道。成键分子轨道(成键分子轨道(bonding molecular orbital)其其中中有有一一半半分分子子轨轨道道分分别别由由正正负负符符号号相相同同的的两两个个原原子子轨轨道道叠叠加加而而成成,两两核核间间电电子子的的概概率率密密度度增增大大,其其能能量量较较原原来来的的原原子子轨轨道道能能量量低低,有有利利于于成成键,称为成键分子轨道。如键,称为成键分子轨道。如、轨道(轴对称轨道);轨道(轴对称轨道);反键分子轨道(反键分子轨道(antibonding molecular orbital)另另一一半半分分子子轨轨道道分分
9、别别由由正正负负符符号号不不同同的的两两个个原原子子轨轨道道叠叠加加而而成成,两两核核间间电电子子的的概概率率密密度度很很小小,其其能能量量较较原原来来的的原原子子轨轨道道能能量量高高,不不利利于于成键成键,称为反键分子轨道,如称为反键分子轨道,如*、*轨道(镜面对称轨道)。轨道(镜面对称轨道)。非键分子轨道非键分子轨道 若若组组合合得得到到的的分分子子轨轨道道的的能能量量跟跟组组合合前前的的原原子子轨轨道道能能量量没没有有明明显显差差别别,所得的分子轨道叫做非键分子轨道。所得的分子轨道叫做非键分子轨道。第九页,讲稿共三十九页哦三、辐射的吸收与发射三、辐射的吸收与发射 构构成成物物质质的的每每
10、一一种种基基本本体体系系(核核、原原子子、分分子子)具具有有一一定定数数量量的的特特定定的的能能级级。当当它它们们暴暴露露在在辐辐射射束束中中或或被被具具有有一一定定能能量量的的粒粒子子轰轰击击时时,外外层层电电子子可可以以从从一一个个能能级级跳跳到到另另一一个个能能级级。当当这这些些体体系系从从高能态跳回到低能态时就发射相应的辐射。高能态跳回到低能态时就发射相应的辐射。紫外紫外可见区的光谱是由原子和分子外层可见区的光谱是由原子和分子外层电子的跃迁产生的。电子的跃迁产生的。第十页,讲稿共三十九页哦 有机化合物的紫外有机化合物的紫外-可见吸收光谱决定于分可见吸收光谱决定于分子的结构、分子轨道上的
11、电子性质。根据结构子的结构、分子轨道上的电子性质。根据结构理论,在分子中形成单键的电子称理论,在分子中形成单键的电子称电子,形电子,形成双键的电子称成双键的电子称电子,未成键的孤对电子称电子,未成键的孤对电子称n电子。电子。分子中的价电子有分子中的价电子有轨道上的轨道上的电子,电子,轨道轨道上的上的电子和未参与成键而仍处于原子轨道中的电子和未参与成键而仍处于原子轨道中的n电子。电子。四、基本概念四、基本概念第十一页,讲稿共三十九页哦1、生色团、生色团 分分子子中中能能吸吸收收紫紫外外或或可可见见光光的的结结构构单单元元称称为为生生色色团团,其其含含有有非非键键轨轨道道和和分分子子轨轨道道的的电
12、电子子体体系系能能引引起起n *和和 *跃迁。跃迁。2、助色团、助色团 助助色色团团是是一一种种能能使使生生色色团团吸吸收收峰峰向向长长波波位位移移并并增增强强其其强强度度的的官官能能团团,如如OH、NH2、SH及及一一些些卤卤族族元元素素等等。这这些些基基团团中中都都含含有有孤孤对对电电子子,它它们们能能与与生生色色团团中中电电子子相相互互作作用用,使使 *跃跃迁迁的的能能量量降降低低并并引引起起吸吸收收峰峰位位移。移。C=CC=OC=CON=O第十二页,讲稿共三十九页哦3、红移效应、红移效应 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某些有机化合物经取代反应引入含有未共享电子对的基
13、团(NH2、OH、Cl、Br、NR2、OR、SH、SR等)之后,吸收峰的波长等)之后,吸收峰的波长maxmax向长波长方向移动,这向长波长方向移动,这种效应称为红移效应。这些会使某化合物的种效应称为红移效应。这些会使某化合物的max向长波长向长波长方向移动的基团称为向红基团。方向移动的基团称为向红基团。3、蓝移效应、蓝移效应 某些生色团(如某些生色团(如C=O)的碳原子一端引入一些取代基(如)的碳原子一端引入一些取代基(如CH2、CH2CH3等)之后,吸收峰的波长会向短波长方向等)之后,吸收峰的波长会向短波长方向移动,这种效应称为蓝移效应。这些会使某化合物的移动,这种效应称为蓝移效应。这些会使
14、某化合物的max向短向短波方向移动的基团称为向蓝基团。波方向移动的基团称为向蓝基团。第十三页,讲稿共三十九页哦 位位于于分分子子轨轨道道中中不不同同轨轨道道的的价价电电子子具具有有不不同同的的能能量量,处处于于低低能能级级的的价价电电子子吸吸收收一一定定能能量量后后,就就会会跃跃迁迁到到较较高高能能级级(反反键键轨轨道道)。在在可可见见紫紫外外区区的的跃跃迁迁包包括括 *、n *、n *、*跃迁等。跃迁等。电子能级和跃迁图电子能级和跃迁图*n*nn*成键成键成键成键反键反键反键反键未成键未成键能量能量第十四页,讲稿共三十九页哦分光光度法分光光度法 比色法比色法 紫外及可见分光光度法紫外及可见分
15、光光度法 红外分光光度法红外分光光度法 原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 分光光度法是通过测定被测物质在特定波长处分光光度法是通过测定被测物质在特定波长处或一定波长范围内的光吸收度,对该物质进行定性或一定波长范围内的光吸收度,对该物质进行定性和定量分析的方法。和定量分析的方法。第十五页,讲稿共三十九页哦五、光的基本性质五、光的基本性质 第十六页,讲稿共三十九页哦 1、波波动动性性:光光以以波波动动形形式式传传播播,例例如如:光光的的折折射射、衍衍射、偏振和干涉等现象。射、偏振和干涉等现象。v=c 其中,其中,波长;波长;v频率;频率;c光速光速 粒粒子子性性:光光是是由由光光量量子子组组成
16、成的的,光光量量子子的的能能量量与与波波长长的关系:的关系:E=hv=hc/其中,其中,E能量;能量;h普朗克常数,普朗克常数,6.625610-34Js第十七页,讲稿共三十九页哦2 2、物质对光的选择吸收、物质对光的选择吸收 可见光:从紫色的可见光:从紫色的400400nmnm到红色的到红色的760760nmnm 紫外光:紫外光:400760:760nmnm第十八页,讲稿共三十九页哦互补色光互补色光:两种适当颜色光按一定的强度比例混合,就可以得两种适当颜色光按一定的强度比例混合,就可以得到白光,这两种颜色光叫做互补色光。到白光,这两种颜色光叫做互补色光。第十九页,讲稿共三十九页哦六、郎伯-比
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