第九章 紫外可见吸收与分子荧光光谱法

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1、紫外-可见吸收与分子荧光光谱法第九章一、分子吸收光谱的产生1.分子内部的运动及分子能级构成物质的分子一直处于运动状态，包括电子相对于原子核的运动，对应于电子能级，能级跃迁产生紫外、可见光谱；原子核在其平衡位置附近的振动，对应于振动能级，能级跃迁产生振动光谱；分子本身绕其重心的转动，对应于转动能级，能级跃迁产生转动光谱。即：分子的运动对应于电子能级、振动能级和转动能级三种能级。§9-1概述E=E0+E平+E转+E振+E电子ΔE=ΔE转+ΔE振+ΔE电子分子吸收电磁辐射后的能量变化分子的内能分子从外界吸收能量后，就能引起分子能级的跃迁，即从基态能级跃迁到激发态能级.分子吸收能量具有量

2、子化的特征，即分子只能吸收等于二个能级之差的能量：ΔＥ=E2－E1=hυ=hc/λh为普朗克常数：h=6.624×10-34J·s=4.136×10-15eV·sΔE电子>ΔE振>ΔE转2.分子吸收光谱红外光谱(λ:0.75-1000µm)电子能级跃迁紫外、可见吸收光谱(λ:200-750nm)10－200nm:远紫外；200－400nm:近紫外400－750nm:可见光振动能级与转动能级跃迁二、紫外、可见吸收光谱1.吸收曲线特点连续的带状光谱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。即电子光谱中总包含有振动能级和转动能级间跃迁，因而产生的谱线呈现宽谱带。所以分子光谱是

3、一种带状光谱，它包含若干谱带系，一个谱带系含有若干谱带，同一谱带内又含有若干光谱线.分子对辐射能的吸收具有选择性，吸光度最大处对应的波长称为最大吸收波长λmax。吸收曲线的形状、λmax及吸收强度等与分子的结构密切相关。胆甾醇异亚丙基丙酮共轭基团相同的不同分子，紫外、可见吸收光谱很相似。O=C–C=C两分子具有相同的共轭基团不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似，λmax不变，浓度越大，吸光度越大；在λmax处吸光度随浓度变化的幅度最大。2.Lambert-Beer定律Ia：吸收光强It：透过光强Ir：散射光强K:吸收系数c单位为g•L-1时，吸光系数a(L•g-1•cm-

4、1)。b:吸收光程（液层厚度），cm。c:吸光物质浓度。1)吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数,不随浓度c和光程长度b的改变而改变。在温度和波长等条件一定时，仅与吸收物质本身的性质有关。c单位为mol•L-1时，摩尔吸光系数(L•mol-1•cm-1)。2)可作为定性鉴定的参数3)可用来估量定量分析方法的灵敏度。εmax越大，定量分析的灵敏度越高。εmax~104：强吸收，测量浓度范围为10-6~10-5mol•L-1。例如：3.偏离比耳定律的原因1)现象标准曲线法测定未知溶液的浓度时，发现：标准曲线常发生弯曲（尤其当溶液浓度较高时），这种现象称为对朗伯—比耳定律的偏离。2)

5、引起偏离的因素（两大类）①物理性因素，即仪器的非理想引起的；②化学性因素。物理性因素：难以获得真正的纯单色光。分光光度计只能获得近乎单色的狭窄光带。复合光可导致对朗伯—比耳定律的正或负偏离。非单色光、杂散光、非平行入射光都会引起对朗伯—比耳定律的偏离，最主要的是非单色光作为入射光引起的偏离。化学性因素：朗伯-比耳定律的假定：所有的吸光质点之间不发生相互作用；仅在稀溶液(c<10-2mol·L-1)时才基本符合。当溶液浓度c>10-2mol·L-1时，吸光质点间可能发生缔合等相互作用，直接影响了对光的吸收。故：朗伯—比耳定律只适用于稀溶液。溶液中存在着离解、聚合、互变异构、配合物的形成

6、等化学平衡时。使吸光质点的浓度发生变化。例：CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O§9-2有机物和无机物的紫外、可见吸收光谱一、有机物的吸收光谱与电子跃迁（一）电子跃迁类型nπσ*>n*>*>n*1.σ→σ*跃迁饱和键σ电子的能级跃迁吸收光谱在远紫外区(或真空紫外区),λmax<170nm。2.n→σ*跃迁含有O、N、S、Cl、Br、I等杂原子的饱和烃衍生物分子的电子能级跃迁吸收光谱位于远紫外区，λmax<200nm。3.跃迁化合物λmaxCH2=CH2171nmCH2=CH2-CH2=CH2217nmCH2=CH2-CH2=CH2-CH2=CH2258nm

7、电子从π轨道到π*轨道的跃迁,值很大。吸收峰随双键共轭程度的增加向长波方向移动。4.跃迁不饱和键中杂原子上的n电子到π*轨道的跃迁。吸收峰在近紫外~可见区，ε值小。跃迁与跃迁的比较跃迁机率大，是强吸收带；跃迁机率小，是弱吸收带。基团跃迁类型λmaxεmax(L/mol·cm)－COORπ→π*1654000n→π*205505.常用术语生色团能吸收紫外、可见光的结构单元，是含有非键轨道和π分子轨道的电子体系。2)助色团是能使生色团吸收峰向长波方向位移并增