紫外-可见和红外吸收光谱分析

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1、第二章紫外-可见吸收光谱 【教学内容】1.紫外-可见吸收光谱概述2.紫外-可见光谱的仪器原理3.紫外-可见吸收光谱的原理4.常用术语5有机化合物紫外-可见光谱的吸收峰6吸收谱带的四种类型7常见有机化合物生色团的紫外吸收峰8紫外-可见光谱的影响因素9.紫外-可见光谱的定性和定量应用 【掌握内容】1.掌握紫外-可见光谱的基本概念12.掌握有机化合物中电子跃迁的基本类型。3.掌握紫外-可见光谱的定性分析方法4.掌握紫外-可见光谱的定量分析方法 【熟悉内容】熟悉紫外-可见光谱仪的基本原理【了解内容】了解无机化合物的紫外-可见吸收光谱【教学重点和难点】教学重点：紫外-可见吸收光谱的基本概念、定性和定量

2、分析方法 【教学目标】掌握紫外-可见光谱的基本概念，紫外-可见光谱的定性和定量分析方法。  【教学手段】课堂讲授，辅以多媒体幻灯图片【教学过程】           1紫外-可见吸收光谱概述紫外—可见分光光度法是利用某些物质分子能够吸收200~800nm光谱区的辐射来进行分析测定的方法。这种分子吸收光谱源于价电子或分子轨道上电子的电子能级间跃迁，广泛用于无机和有机物质的定量测定，辅助定性分析（如配合IR）。 1.1分子吸收光谱的产生在分子中，除了电子相对于原子核的运动外，还有核间相对位移引起的振动和转动。这三种运动能量都是量子化的，并对应有一定能级。下图为分子的能级示意图。图1.分子中电子能

3、级、振动能级和转动能级示意图 分子总能量：E分子=E电子 + E振动  + E转动当用频率为n的电磁波照射分子，而该分子的较高能级与较低能级之差△E恰好等于该电磁波的能量hn时，即有：  △E =hn  （h为普朗克常数）此时，在微观上出现分子由较低能级跃迁到较高的能级；在宏观上则透射光的强度变小。用一连续-辐射的电磁波照射分子，将照射前后光强度的变化转变为电信号，并记录下来，然后以波长为横坐标，以电信号（吸光度A）为纵坐标，就可以得到一张光强度变化对波长的关系曲线图-紫外吸收光谱图，如下：   A称为吸光度（absorbance），吸收度或光密度（OD，opticaldensity），a称

4、为吸收系数(absorotiviry),是化合物分子的特性，它与浓度（c）和光透过介质的厚度（b）无关。当c为摩尔浓度，b以厘米为单位（l），a即以ε来表示，称为摩尔吸光系数或摩尔消光系数（molarabsorptivity）。  按Lambert-Beer定律可进行定量测定。测量时盛溶液的吸收池厚度为b，若浓度c已知，测得吸光度A即可计算出ε值，后者为化合物的物理常数。若已知ε值，则由测得的吸光度可计算溶液的浓度。   由上诉可见，当测定一个化合物的吸收光谱时，被吸收光的波长和摩尔吸光系数的两个重要的参数，前者表示吸收能量的大小，后者反映能级跃迁的几率，属于化合物的特性。1.2分子吸收光谱

5、类型分子的转动能级差一般在0.005~0.05eV。能级跃迁需吸收波长约为250~25mm的远红外光，因此，形成的光谱称为转动光谱或远红外光谱。分子的振动能级差一般在0.05~1eV，需吸收波长约为25~1.25mm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。称为振-转光谱。就是前面的红外光谱。电子的跃迁能级差约为1~20eV，比分子振动能级差要大几十倍，所吸收光的波长约为1.25~0.06mm，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。吸收带：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电子能级上。

6、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。  2.紫外-可见光谱的仪器原理2.1.紫外吸收仪器原理图以下分别是单光束、双光束分光光度计的示意图以及仪器照片                      .2.2 仪器部件介绍2.2.1 吸收池吸收池用于盛放分析试样，一般有石英和玻璃材料两种。石英池适用于可见光区及紫外光区，玻璃吸收池只能用于可见光区。为减少光的损失，吸收池的光学面必须完全垂直于光束方向。在高精度的分析测定中（紫外区尤其重要），吸收池要挑选配对。因为吸收池材料的本身吸光

7、特征以及吸收池的光程长度的精度等对分析结果都有影响。紫外光谱仪吸收池恰好安排在光电转换前。2.2.2检测器检测器的功能是检测信号、测量单色光透过溶液后光强度变化的一种装置。常用的检测器有光电池、光电管和光电倍增管等。硒光电池对光的敏感范围为300~800nm，其中又以500~600nm最为灵敏。这种光电池的特点是能产生可直接推动微安表或检流计的光电流，但由于容易出现疲劳效应而只能用于低档的分光光度计中。光电管