紫外光谱课件.ppt

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1、紫外光谱Ultraviolet部分电磁波的波段分布示意图紫外紫外光谱紫外光谱是由分子中的电子吸收光的变化而产生的，并与共轭体系的电子跃迁有关，这意味着这一光谱区用来分析聚合物会受到限制，但它可提供聚合物中多重键和芳香共轭性方面的有关信息，并包括那些能使高分子中某些多重键体系共轭得以扩展的氧、氮、硫原子上非键合电子的信息。Ultraviolet对某些添加剂（如稳定剂、增塑剂)或杂质(如残留单体、催化剂）的测定是一种比较有效的方法。由于紫外区的吸收效率高(比红外区大一个数量级）且可用较厚的样品，所以能分析微量化合物。紫外光谱是电子

2、吸收光谱，通常所说的紫外光谱的波长范围是：200－400nm常用的紫外光谱仪的测试范围可扩展到可见光区域，包括400－800nm波长区域概述当样品分子或原子吸收光子后，外层电子由基态跃迁到激发态，不同结构的样品分子，其电子的跃迁方式是不同的，而且吸收光的波长范围不同，吸收光的几率也不同，从而可根据波长范围、吸光度鉴别不同物质结构方面的差异。A：转动能级跃迁（远红外区）B：转动/振动能级跃迁（红外区）C：转动/振动/电子能级跃迁（紫外、可见光区）电磁波吸收与分子能级变化电子跃迁的方式有机物在紫外和可见光区内电子跃迁的方式有：σ→

3、σ*，n→σ*，π→π*，n→π*各种跃迁所需能量比较：σ→σ*>n→σ*>π→π*>n→π*◆◆σ→σ*跃迁饱和烃中的C－C键是σ键。产生跃迁的能量大，吸收波长小于150nm的光子，所以在真空紫外区有吸收，但在紫外光谱区观察不到n→σ*跃迁含有非键合电子（即n电子）的杂质（如O、N、S、卤素等）的饱和烃衍生物都可发生n→σ*跃迁，吸收波长为150－250nm的区域，只有一部分在紫外区域内，同时吸收系数ε小，不易在紫外区观察到四种基本跃迁π→π*跃迁不饱和烃、共轭烯烃和芳香烃类可发生此类跃迁，所需能量较小，吸收波长大都在紫外区

4、（其中孤立的双键的最大吸收波长小于200nm），吸收峰的吸收系数ε很高n→π*跃迁在分子中有孤对电子和π键同时存在时，会发生n→π*跃迁，所需能量小，吸收波长大>200nm，但吸收峰的吸收系数ε很小，一般为10～100四种基本跃迁不同类型的分子结构的电子跃迁方式是不同的，有的基团可有几种跃迁方式，见下图：在紫外光谱区有吸收的是π→π*和n→π*两种除上述四种跃迁外，还有两种较特殊的跃迁方式即d-d跃迁和电荷转移跃迁。♥d—d跃迁在过渡金属络合物溶液中易发生这种跃迁。其吸收波长一般在可见光区域。有机物和高分子的过渡金属络合物都会

5、发生这种跃迁。♥电荷转移跃迁电荷转移可以是离子间、离子与分子间、以及分子内的转移，条件是同时具备电子给体和电子受体。电荷转移的吸收谱带的强度大，吸收系数ε一般大于10000。这在交替共聚合反应的研究中相当重要。吸收带的类型在紫外光谱带分析中，往往将谱带分成四种类型，即：R吸收带K吸收带B吸收带E吸收带♥R吸收带－NH2、－NR2、－OR的卤代烷烃可产生这类谱带。它是n－π*跃迁形成的吸收带由于ε很小，吸收谱带较弱，易被强吸收谱带掩盖，并且易受极性溶剂的影响而发生偏移。♥K吸收带共轭烯烃，取代芳香化合物可产生这类谱带。它是π－π

6、*跃迁形成的吸收带．εmax＞10000，吸收谱带较强。♥B吸收带B吸收带是芳香化合物及杂芳香化合物的特征谱带。在这个吸收带中，有些化合物容易反映出精细结构。溶剂的极性，酸碱性等对精细结构的影响较大。♥E吸收带它也是芳香族化合物的特征谱带之一，吸收强度大，ε为2000－14000，吸收波长偏向紫外的低波长部分，有的在真空紫外区。♥B吸收带苯和甲苯在环己烷溶剂中的B吸收带精细结构在280～270nm，如图所示。苯酚在非极性溶剂庚烷中的B吸收带呈精细结构，而在极性溶剂乙醇中观察不到精细结构，如图所示：综上可知，在有机和高分子的紫外

7、吸收光谱中，R、K、B、E吸收带的分类不仅考虑到各基团的跃迁方式，而且还考虑到分子结构中各基团相互作用的效应。生色基与助色基由前述电子跃迁与谱带分类可知．具有双键结构的基团对紫外或可见光有吸收作用，具有这种吸收作用的基团统称为生色基。生色基可为C＝C双键及共轭双键、芳环等，也可为其他的双键如>C＝O；>C＝S，－N＝N－还可以是-NO2、－NO3、－COOH、－CONH2等基团。总之，可以产生n→π*和π→π*跃迁的基团都是生色基。左表中列出了聚合物中常见基团的紫外吸收特征波长与摩尔吸收系数。另有一些基团虽然本身不具有生色基作

8、用，但与生色基相连时，通过非键电子的分配，扩展了生色基的共轭效应，会影响生色基的吸收波长，增大吸收系数．这些基团统称为助色基－NH2、－NR2、－SH、－OH、—OR、－Cl、－Br、－I等都是常见的助色基谱图解析步骤紫外光谱是由于电子跃迁产生的光谱，在电子跃迁过程中，会伴随