大学仪器分析教学ppt课件(紫外吸收基本原理)

17:52:55 17:52:55 第三章 第三章 第三章 第三章 紫外可见吸收紫外可见吸收紫外可见吸收紫外可见吸收 光谱分析法光谱分析法光谱分析法光谱分析法 一、一、 紫外吸收光谱的产生紫外吸收光谱的产生 ation of UV 二、 有机物紫外吸收光谱二、 有机物紫外吸收光谱 ultraviolet spectrometry of organic compounds 三、金属配合物的紫外吸收光谱三、金属配合物的紫外吸收光谱 ultraviolet spectrometry of metal complexometric compounds 第一节 紫外吸收第一节 紫外吸收第一节 紫外吸收第一节 紫外吸收 光谱分析基本原理光谱分析基本原理光谱分析基本原理光谱分析基本原理 ultraviolet spectrometry, UV principles of UV 17:52:55 17:52:55 一、紫外吸收光谱的产生一、紫外吸收光谱的产生一、紫外吸收光谱的产生一、紫外吸收光谱的产生 ation of UV 1.1. 概述概述 紫外可见吸收光谱光谱：分子价电子能级跃迁。 波长范围： 100-800 nm. (1) 远紫外光区 : 100-200nm (2) 近紫外光区 : 200-400nm (3) 可见光区 :400-800nm 可用于结构鉴定和定量分析。 17:52:56 17:52:56 2.2. 物质对光的选择性吸收及吸收曲线物质对光的选择性吸收及吸收曲线 M + 热 M + 荧光或磷光 吸收曲线与最 大吸收波长 max 用不同波长的单 色光照射，测吸光度 ; M + h  → M * 基态 基态 激发态 激发态 E1 （△（△ E ） ） E2 E = E2 - E1 = h 量子化 ；选择性吸收 （（动画动画）） 17:52:56 17:52:56 吸收曲线的讨论：吸收曲线的讨论： ①① 同一种物质对不同波长光的吸光度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不同。吸光度最大处对应的波长称为最最 大吸收波长大吸收波长λλmaxmax ②② 不同浓度的不同浓度的同一同一种物质，其吸收曲种物质，其吸收曲 线形状线形状相似相似λλmaxmax 不变。而对于不变。而对于不同不同物物 质，它们的吸收曲线形状和质，它们的吸收曲线形状和λλmaxmax 则则不不 同。同。 ③③ 吸收曲线吸收曲线可以提供物质的结构信息，并作为物质可以提供物质的结构信息，并作为物质定性 定性分析分析 的依据之一。的依据之一。 17:52:56 17:52:56 讨论：讨论：讨论：讨论： ④④ 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 A 有差异，在有差异，在λλmaxmax 处吸光度处吸光度A A 的差异最大。此特性可作的差异最大。此特性可作 作为物质作为物质定量定量分析的依据。分析的依据。 ⑤⑤ 在在λλmaxmax 处吸光度随浓度变化的处吸光度随浓度变化的幅度幅度最最大大，所以测，所以测 定最定最灵敏灵敏。吸收曲线是。吸收曲线是定量定量分析中选择入射光分析中选择入射光波长波长的重的重 要要依据依据。。 17:52:57 17:52:57 3.3. 电子跃迁与分子吸收光谱电子跃迁与分子吸收光谱 物质分子内部三种运动形式：物质分子内部三种运动形式： （（ 1 1 ））电子电子相对于原子核的相对于原子核的运动运动；； （（ 2 2 ）原子核在其平衡位置附近的相对）原子核在其平衡位置附近的相对振动振动；； （（ 3 3 ））分子分子本身绕其重心的本身绕其重心的转动转动。。 分子具有分子具有三种三种不同能级：电子能级、振动能级和转动能级不同能级：电子能级、振动能级和转动能级 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。 分子的内能：电子能量分子的内能：电子能量 Ee 、、振动能量振动能量 Ev 、转动能量、转动能量 Er 即即 : E ＝＝ Ee+Ev+Er ΔΕeΔΕvΔΕr 17:52:57 17:52:57 能级跃迁能级跃迁能级跃迁能级跃迁 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 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、可见光谱不是线状光 谱，而是带状光谱的原因。又 因为绝大多数的分子光谱分析 ，都是用液体样品，加之仪器 的分辨率有限，因而使记录所 得电子光谱的谱带变宽。 17:52:57 17:52:57 讨论：讨论：讨论：讨论： （（ 1 1 ）） 转动能级间的能量差转动能级间的能量差ΔΕΔΕr r ：： 0.0050.005～～0.050.05 0 0eVeV ，，产生此能级的跃迁，需吸收波长约为 250 ~ 2 5m 的远红外光 , , 吸收光谱位于吸收光谱位于远红外区远红外区。。形成的 光谱称为远远红外光谱或分子转动光谱；红外光谱或分子转动光谱； 17:52:57 17:52:57 （（ 2 ））分子的振动能级差一般在 0.05 ~ 1 eV ，需吸 收波长约为 25 ~ 1.25m 的红外光才能产生跃迁。 在分子振动时同时有分子的转动运动。这样，分子 振动产生的吸收光谱中，包括转动光谱，故常称为 振 - 转光谱。由于它吸收的能量处于红外区红外区，，故又 称红外光谱红外光谱 17:52:57 17:52:57 （（ 3 ））电子的跃迁能差约为 1 ~ 20 eV ，比分 子振动能级差要大几十倍，所吸收光的波长约 为 12.5 ~ 0.06m ，主要在真空紫外到可见光 区，对应形成的光谱，称为电子光谱或紫外、 可见吸收光谱 17:52:58 17:52:58 二、二、二、二、有机物有机物吸收光谱与电子跃迁吸收光谱与电子跃迁吸收光谱与电子跃迁吸收光谱与电子跃迁 ultraviolet spectrometry of organic compounds 1 1 ．紫外—可见吸收光谱．紫外—可见吸收光谱 有机化合物的紫外—可见吸收光谱是三种电子跃迁的结果 ： σ 电子、 π 电子、n电子。 分子轨道理论分子轨道理论：成键轨道—反键轨道 , 非键轨道。 当外层电子吸收紫外或可见辐射后，就从基态向激发态 ( 反 键轨道 ) 跃迁。主要有四种四种跃迁，跃迁，所需能量ΔΕ大小顺序大小顺序 为n→π→π ＊ 200nm 的光 ) ，但当它们与生 色团相连时，就会发生 p—π 共轭共轭作用，增强生色团 的生色能力 ( 吸收波长向长波方向移动，且吸收强度 增加 ) ，这样的基团称为助色团。 3 3 ．强带和弱带：．强带和弱带： ε εmax max10 105 5 → → 强带强带 ε εmax max  p n → * 跃迁：兰移； 兰移；  ； ；  → * 跃迁：红移； ；；