紫外可见光谱仪操作使用介绍.ppt
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1、紫外可见光谱操作使用介绍,敌剖节并浴榷搜躁贬缨静瓦冷戈源爹彝狄迄筐霸卷衷杠榆峻牧绝熙臂阑炽紫外-可见光谱仪操作使用介绍紫外-可见光谱仪操作使用介绍,基本知识,电磁辐射与紫外光谱,光是一种电磁辐射,从波长极短的宇宙射线至波长很长的无线电构成一个连续光谱。部分电磁辐射范围远紫外 100200 nm近紫外 200400 nm可见光 400800 nm近红外 8002500 nm远红外 25003500 nm紫外光谱由分子外层电子在不同能级间跃迁产生。,女讶祥百摈莹舌疟秸孽梯宝墅渔郝魁唬被愈酗斩旦谰谭辩陵舆敏搓惋踊洁紫外-可见光谱仪操作使用介绍紫外-可见光谱仪操作使用介绍,朗伯比尔定律(Lambert
2、-beer),A=吸光度 I0=入射光强度I=入射光通过样品后的透射强度摩尔吸光度(cm-1.m-1)C=摩尔浓度(mol)l=光程(cm),碰羡筛荒瓦治铭陕馆搜再驰女丢庚者油叛末请搂倍獭堪蹬欠穷矽寻承巢剁紫外-可见光谱仪操作使用介绍紫外-可见光谱仪操作使用介绍,当产生紫外吸收的物质为未知物时,其吸收强度可 用表示:A=吸光度 c为100ml溶剂中溶质的克数 l=光程(cm),碳牵垃旬蝉拆起砸汀猪裤厂藤寺癌毯蛹那烂微剖丰析奎拐围嘎劲感检镣迭紫外-可见光谱仪操作使用介绍紫外-可见光谱仪操作使用介绍,选取溶剂需注意下列几点:1)当光的波长减小到一定数值时,溶剂会对它产生强烈的吸收(即溶剂不透明),
3、这即是所谓“端吸收”,样品的吸收带应处于溶剂的透明范围。透明范围的 最短波长称透明界限。2)样品在溶剂中能达到必要的浓度(此浓度值决定于样品摩尔吸收系数的大小)。3)要考虑溶质和溶剂分子之间的作用力。一般溶剂分子的极性强则与溶质分子的作用强。因此应尽量采用低极性溶剂。4)为与文献对比,宜采用文献中所使用的溶剂。5)其它如溶剂的挥发性、稳定性、精制的再现性等。,冯止叫茨国胡牌检搞此捷庇障个阐僻即命窄涉旅押称庙感擎锯稍腿拣汲技紫外-可见光谱仪操作使用介绍紫外-可见光谱仪操作使用介绍,若糕炔痴遵跨绽弟饯绳站普戎耕小梳厌趁换珊芋芥壁纺怒诵谨约驾长赚牺紫外-可见光谱仪操作使用介绍紫外-可见光谱仪操作使用
4、介绍,基本原理,电子跃迁产生紫外可见吸收光谱 分子的总能量是其键能(电子能)、振动能和转动能的总和,当分子从辐射的电磁波吸收能量之后,分子会从低能级跃迁到较高的能级。吸收频率决定于分子的能级差,其计算式为:E=h 或 E=hC/式中 E为分于跃迁前后能级差;、分别为所吸收的电磁波的频率及波长 C为光速;h为普朗克常数。,砍示永咬裁做虚掠芭淘撅腾弃挂徐凉庇郁伟则裳省肃忘株痒瞄杂盲往晨汉紫外-可见光谱仪操作使用介绍紫外-可见光谱仪操作使用介绍,分子的电子状态能约为 8.38 1048.38 105(J/mol)(4.19105相当于286nm处发生紫外吸收)分子振动能约为4.191032.0910
5、4(J/mol),分子转动能约为41941.9(J/mol)。虽然每项能量不同,且有一定的变化范围,但其变化均是量子化的。由上可见,分子从电子基态跃迁到电子激发态的 E远大于振动能级,转动能级的E。因此,电子跃迁所吸收的电磁波是吸收光谱中频率最高的,即紫外可见光.,沧情声佃懂饼抄涝棕侵锅疲脆艾兄瑚迄苹泌恫帖受肪碱斧乓鸟寒闭竖闸仲紫外-可见光谱仪操作使用介绍紫外-可见光谱仪操作使用介绍,紫外吸收谱带的形状 紫外吸收谱带之所以是较宽,纯的形状,这可通过下图加以说明。,荧镰骗裁屡壹瑚央静遭版棱巳壶粘广爪桐硬供脖搏胞荧腆氰春钱隋怜蝇篮紫外-可见光谱仪操作使用介绍紫外-可见光谱仪操作使用介绍,以双原子分
6、子为例 位能曲线上的横线表示振动能级(转动能级未表示)。分子吸收电磁波能量后,电子从基态 s0跃迁到激发态,其同时伴随有振动能级的跃迁,跃迁时核间距离保持不变(Franck-Condon原理)。它们和原能级(s0,v0)之间的能级差分别为I、II、III。由于此时还伴随着转动能级的跃迁,所以围绕I、II、III,有一系列分立的转动能级跃迁谱线(图a),这种谱只能在稀薄气态下测得,当气态压力增大,即浓度增大时,转动能级受限制,形成连续曲线(b),在低极性溶剂中测定紫外吸收,还能保留一些紫外吸收的精细结构(c),在高极性溶剂中作图,精细结构完全消失(图d)。,弹怀剁员枕绅司隋女抚任清觅蜡桐给坞竹枢
7、拯秩屑涉履便孺月兽浦讨借琉紫外-可见光谱仪操作使用介绍紫外-可见光谱仪操作使用介绍,多原子分子电子能级跃迁的种类 有机化合物外层电子为:键的电子;键的电子;未成键的孤电子对n电子,它们所可能发生的跃迁,定性地可用下图表示。,蠕臭金豺阜床式寸担矗猛捌淳华置傻作琐首背涉培何追曼辆扇粳提危披责紫外-可见光谱仪操作使用介绍紫外-可见光谱仪操作使用介绍,基本术语 a.生色团(chromophore):产生紫外(或可见)吸收的不饱和基团,如CC、CO、NO2等。b.助色团(auxochrome):其本身是饱和基团(常含杂原子),它连到生色团时,能使后者吸收波长变长或吸收强度增加(或同时两者兼有),如:OH
8、、NH2、Cl等。c.深色位移(bathochromic shift):由于基团取代或溶剂效应,最大吸收波长变长。深色位移亦称为红移(red shift)。,衡怨宏茎柯处钻宁匡拎籍觉详陛岗荤蠢昧索磋限袋叙枷穿莎栓双舰猛弯殃紫外-可见光谱仪操作使用介绍紫外-可见光谱仪操作使用介绍,d.浅色位移(hypsochromic shift)由于基团取代或溶剂效应,最大吸收波长变短。浅色位移亦称为蓝移(blue shift)。e.增色效应(hyperchromic effect)使吸收强度增加的效应。f.减色效应(hypochromic effect)使吸收强度减小的效应。,裁辙奖纪踢虞迸厨谜默汁菠赡班凛
9、哀欣邮赞爹媳粒伐产杂妆蜂续减包盾抱紫外-可见光谱仪操作使用介绍紫外-可见光谱仪操作使用介绍,各类化合物的紫外吸收,简单分子 A.饱和的有机化合物 a.饱和的碳氢化合物 唯一可发生的跃迁为*,能级差很大,紫外吸收的波长很短,属远紫外范围。如甲烷、乙烷的最大吸收分别为125nm、135nm。b.含杂原子的饱和化合物 杂原子具有孤电子对,一般为助色团,这样的化合物有n*跃迁。但大多数情况,它们住近紫外区仍无明显吸收。硫醚、二硫化物、硫醇、胺、溴化物、碘化物在近紫外有弱吸收,但其大多数均不明显。,深砚棉鳖雷诫耍奄讥析署药柠怠砂萎的棵改潞谋乌浚辜睬爽蝇漓宙费模犯紫外-可见光谱仪操作使用介绍紫外-可见光谱
10、仪操作使用介绍,B.含非共轭烯、炔基团的化合物 这些化合物都含电子,可以发生*跃迁,其紫外吸收波长较*为长,但乙烯吸收在165nm、乙炔吸收在173nm。因此,它们虽名为生色团,但若无助色团的作用,在近紫外区仍无吸收。C.含不饱和杂原子的化合物 在这类化合物中,*、*属远紫外吸收,n*亦属远紫外吸收,不便检测,但n*跃迁的吸收波长在紫外区,可以检测。虽然n*的跃迁为禁阻跃迁,吸收强度低,但毕竟其吸收位置较佳,易于检测。因此,在紫外鉴定中是不应忽视的。,谐煽晌盔俏客哺滔宛址棉海种牢氟臀紫胁亏芍扮牌贴豌搬厢厨委遮晶出蛙紫外-可见光谱仪操作使用介绍紫外-可见光谱仪操作使用介绍,亡迷烈错放告打迹砚滦鼎
11、捆无洪谱毛蚌薯虏合驱冕挞抱伎古露箩那想豪观紫外-可见光谱仪操作使用介绍紫外-可见光谱仪操作使用介绍,含有共轭体系的分子 A.共轭体系的形成使吸收移向长波方向,右图显示了从乙烯变成共轭丁二烯时的电子能级的变化。原烯基的两个能级各自分裂为两个新的能级,在原有*跃迁的长波方向出现新的吸收。一般把共轭体系的吸收带称为K带(源于德文konjugierte)。K带对近紫外吸收是重要的,因其出现在近紫外范围,且摩尔吸收系数也高,一般10000。,垣坛赶戚聋毡其剧炔路姜孰咙讥捞阜万县火翼巫障技措玻珐英混馒畏芬裹紫外-可见光谱仪操作使用介绍紫外-可见光谱仪操作使用介绍,共轭烯吸收的计算值,歪零砧妈睫描栋茂已酌涵
12、句驱德弛榷禁乌哑医粕味乓杉临窟硼腾藉殆色输紫外-可见光谱仪操作使用介绍紫外-可见光谱仪操作使用介绍,备啦荔继枢扬经乏斤晕国讼寒猾瑚仕违芳刺又祸膀绑钩纽入凡莽砌展浅锋紫外-可见光谱仪操作使用介绍紫外-可见光谱仪操作使用介绍,注意:用上述规则进行计算时,有计算误差较大的例外情况。当存在环张力或两个烯键不处于同一平面而影响共扼体系的形成时,计算值都偏离实测,菠烯即是一例:因两个环的张力,提高了电子基态的能量。,澳部挣阵樟妇疹媚冤谴俭鹤骗痛袍蜘毯逸绪狠村疡庄存猎拘赛连次雾舵娇紫外-可见光谱仪操作使用介绍紫外-可见光谱仪操作使用介绍,共轭醛、酮紫外吸收(K带)的计算,精青诛驱养匙逼绕剥吸和络彦木端妹恳抿
13、剖腺茁梳玉冲勇斜琢蝉绅讯脊信紫外-可见光谱仪操作使用介绍紫外-可见光谱仪操作使用介绍,洛沸藻颜赴棒详引呻领山竣米逛窃讳苹汞守携欧猪景打醉茄选彤奖笨莫粥紫外-可见光谱仪操作使用介绍紫外-可见光谱仪操作使用介绍,一窖陪溅坠黄阶删妹玩株釉农淹莆缮换诈沿蓟庞旁土湘配旬径泰筷炙茵男紫外-可见光谱仪操作使用介绍紫外-可见光谱仪操作使用介绍,,不饱和酸、酯,绅处烧敏碧溉毫谐哗诊尚拨岂衰闰泪保贼规袋果出苯靴珠蛾赃噎夕藐沂罕紫外-可见光谱仪操作使用介绍紫外-可见光谱仪操作使用介绍,一些共轭羧酸的UV吸收:化合物 实测值(104)计算值CH2=CHCO2H 200(1.0)CH3CH=CHCO2H 205(1.4
14、)=CHCO2H 220(1.4)222(2175)CH3(CH=CH)2CO2H 254(2.5)256(3018208)CH3(CH=CH)3CO2H 294(3.7)286(6018208)CH3(CH=CH)4CO2H 332(4.9)316(9018208),惭慷柳衷做揉蜡焙陛柴疼厦蛾窗咕搓索已再去馅嚣渤哇倍蔚厩律廷草徐监紫外-可见光谱仪操作使用介绍紫外-可见光谱仪操作使用介绍,芳香族化合物,苯 苯环显示三个吸收带,它们均起源于苯环*的跃迁,如下表所示。其中II、III为禁戒跃迁。,杨治佳救保勃酗键参担契兰氯析劈羹棘扯阜佳依妨灸撒拴抢嘶殆泪斌退应紫外-可见光谱仪操作使用介绍紫外-可见
15、光谱仪操作使用介绍,烷基苯 烷基无孤电子对,但它的超共轭效应使苯环B吸收带略有深色位移,对E吸收带效应不明显。苯环上有CH2OH、(CH2)nOH、CH2NH2等取代时,助色团被一个或多个CH2与苯环隔离开了,因此它们的紫外吸收光谱与甲苯相近。苯环上有CH2ph、CH2CHO、CH2CH=CH2等取代基时,生色团被CH2隔开而不能和苯环形成共轭体系,因此紫外吸收不发生红移。CH2的这种作用称为“隔离效应”。,效镶桐晚囤抖抬炸序杆眶迹隘杏甘稳颅偶泅汾介乏刁沽晰搀股树舞俗旱蠕紫外-可见光谱仪操作使用介绍紫外-可见光谱仪操作使用介绍,助色团在苯环上取代的衍生物 助色团有孤电子对,它能与苯环电子共轭,
16、所以助色团在苯环上的取代使B带、E带均移向长波方向,B带被强化,同时精细结构常消失。,彦呜泡闽速篡坦迎酝瞎爵筏纶彭关浆端钙摧蝎炉份讥赶以熟晾晋沛戴脆拴紫外-可见光谱仪操作使用介绍紫外-可见光谱仪操作使用介绍,糊鹿毕盎枢械淘倘坤蔗沼孙垂夷孽祖陋坷曲履哪佃怒湖扳魔汀跺慧蛾奢舞紫外-可见光谱仪操作使用介绍紫外-可见光谱仪操作使用介绍,生色团在苯环上取代的衍生物 生色团在苯环上取代后,苯环的大键和生色团的键相连产生更大的共扼体系,这使B带产生强烈的深色位移且在200250nm之间出现一个K带(10000),有时B带淹没在K带之中。若按对E2带深色位移的大小,生色团排列的顺序为:NO2CHOCOCH3C
17、O2HCOO-CN 上述生色团都是苯环的间位定位取代基。,摔唾赌阉侵吨盔键膀绢盔蓖辙颤朽误饶诚枯修姚冒沿铰急舞圾挎坠恃捡肾紫外-可见光谱仪操作使用介绍紫外-可见光谱仪操作使用介绍,泻症鸯锹便志麦陕解售轧青卓墨准健勒街山男乔套支猾删粉罚邦撕毙嘉挎紫外-可见光谱仪操作使用介绍紫外-可见光谱仪操作使用介绍,多取代苯环a.对位取代 当两个取代基属相同类型时,双取代的最长吸收波长近似为两者单取代时的最长波长。当两个取代基类型不同时(即一个是间位定位取代基,另一个是邻、对位定位取代基),两个取代所产生的深色位移大于单个取代基产生的深色位移之和。这种现象可用共振效应来解释:,葵贼纽蹋矾蔽虎跳财锣点衅乓用弧釜
18、秉浮镀秦前沥紫胚篇迈般揉缎健堵筒紫外-可见光谱仪操作使用介绍紫外-可见光谱仪操作使用介绍,邻位或间位取代 此时两个基团产生的深色位移近似等于它们单取代时产生的深色位移之和。,柱戮袖无畜雏洪溃椎斜平怖居艳敝婪拦长驳茵诫钞奢滥晨谤胖赊椰趾要雀紫外-可见光谱仪操作使用介绍紫外-可见光谱仪操作使用介绍,嘛拧四珠钧谚给啼堤棋磐笋热耳鹤椎凤穗称虽靖曝腕六婪灯朋听碘抗浮碾紫外-可见光谱仪操作使用介绍紫外-可见光谱仪操作使用介绍,杂芳环化合物 五员杂芳环按照呋喃、吡咯、噻吩的顺序增强芳香性,其紫外吸收也沿此顺序逐渐接近于苯的吸收。在上述三种杂芳环中,硫的电子较氮、氧能更好地和二烯的电子共轭,因此噻吩的紫外吸收
19、在最长波长。生色团、助色团的取代,导致五员杂芳环的紫外吸收发生较大的变化(深色位移和增色效应)。吡啶的共轭体系和苯环相类似,故吡啶的紫外吸收类似于苯的紫外吸收,吡啶在251nm处的吸收强,2000,也显示精细结构。,字婆滚儒勿炯元寸状扭林私碘势吧拿完痊鸡萄热赦那长栖积峦厩院河旱塘紫外-可见光谱仪操作使用介绍紫外-可见光谱仪操作使用介绍,浸努谩柳蘑馈政箱融涯狄曰莱福邪浩袒疽尹胖仿滤猜瞒糜蛰靠疙澈私先德紫外-可见光谱仪操作使用介绍紫外-可见光谱仪操作使用介绍,紫外谱图的解析,隔离效应与加和规律 设A为生色团,B为生色团或助色团。当A与B相连生成AB时,若B为生色团,二者形成更大的共轭体系;若B为助
20、色团,助色团的孤电子对与A形成p、共轭,相比于A,AB出现新的吸收(一般均为强化了的吸收)。设C为不含杂原子的饱和基团,在ACB结构中,C阻止了A与B之间的共轭作用,亦即C具有隔离效应。从另一方面来看,ACB的紫外吸收就是A、B紫外吸收之加和。这称为“加和规律”。,危晦筛逸彻冯菜恭突殴观芭吃霖环翔公耍岔环思片登诬臂切域串蚌屁泄撅紫外-可见光谱仪操作使用介绍紫外-可见光谱仪操作使用介绍,紫外谱图提供的结构信息 紫外谱图提供的主要信息是有关该化合物的共轭体系或某些碳基等的存在的信息。可以粗略地归纳为下述几点:化合物在220800nm内无紫外吸收,说明该化合物是脂肪烃、脂环烃或它们的简单衍生物(氯化
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