现代材料分析方法 教学课件 作者 张锐 主编第五章 紫外-可见光谱及荧光光谱.pptx

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1、第五章紫外-可见光谱及荧光光谱材料现代研究方法紫外-可见吸收光谱5.2荧光光谱5.3引言5.1第五章紫外-可见光谱及荧光光谱分子的电子光谱在材料研究中的应用5.45.1引言电磁波可以和物质发生作用，物质吸收电磁波就可以产生电磁波谱。物质的运动包括宏观运动和微观运动。在微观运动中组成分子的原子之间的键在不断振动，当电磁波的频率等于振动的频率时，分子就可以吸收电磁波，使振动加剧。5.2紫外-可见吸收光谱12紫外-可见吸收光谱的基本原理紫外-可见吸收光谱可获悉的信息34紫外-可见吸收光谱的基本概念饱和有机化合物的紫外吸收光

2、谱56不饱和有机化合物的紫外吸收光谱紫外吸收光谱的应用5.2.1紫外-可见吸收光谱的基本原理紫外光的波长范围为4~400nm，其中4~200nm称为远紫外区，空气中的水汽、氧气、氮气、二氧化碳等都会吸收该区域的紫外光产生紫外-可见吸收光谱。进行远紫外区的测定时，为避免空气的干扰，要使仪器的测量系统处于真空中，因此，远紫外区又称为“真空紫外区”。这样的操作很麻烦，所以应用价值不大。5.2.2紫外-可见吸收光谱可获悉的信息（1）可用作鉴定：将试样光谱和估计的物质光谱做比较，便可鉴定或推测是否存在杂质。（2）可用作定量分析

3、：吸收强度与物质的浓度有精确的比例关系，因而可进行高精度的定量分析。（3）可获知电子状态：通常分子往往表现出其特征的光谱（吸收位置、吸收强度以及光谱形状）。5.2.3紫外-可见吸收光谱的基本概念(一)电子跃迁类型（1）跃迁。（2）跃迁。（3）跃迁。（4）跃迁。5.2.3紫外-可见吸收光谱的基本概念表5-1电子在不同能级间跃迁类型的比较项目吸收强度强弱强弱吸收波长<150nm<250nm>160nm>250nm涉及的化学键C-CC-NC=CC=NC-HC-OC=NC=OC-XC=OC=SC-SC=S5.2.3紫外-可见

4、吸收光谱的基本概念图5-1σ、π和n轨道的能级5.2.3紫外-可见吸收光谱的基本概念（二）光吸收定律一束单色光通过样品人溶液时，如样品吸收单色光，则存在着如下关系(5-1)在光谱中，常用投射率T（transmittance）来表示光通过的情况，被定义为(5-2)5.2.3紫外-可见吸收光谱的基本概念（三）发色团凡是可以使分子在紫外-可见光区产生吸收带的原子团，统称为发色团（chromophore）。一般在发色团中含有不饱和键，如C=C、C=O、N=N、NO2等，这些不饱和键能产生和跃迁。5.2.3紫外-可见吸收光谱的

5、基本概念（四）助色团含有杂原子的基团如-OH、-NH2等，当它与发色团相连时，能使发色团的吸收波长变大或吸收强度增加，这些基团称为助色团（auxochrome）。图5-2苯和苯胺的紫外吸收光谱5.2.3紫外-可见吸收光谱的基本概念（五）蓝移由于分子结构的变化或溶剂等因素的影响，使吸收带向短波方向移动，这种现象称为蓝移（blueshift）。图5-3溶剂对跃迁的影响5.2.3紫外-可见吸收光谱的基本概念(六)红移由于分子的结构变化或溶剂的影响，吸收带向长波方向移动，这种现象称为红移（redshift）。图5-4溶剂对跃

6、迁的影响5.2.3紫外-可见吸收光谱的基本概念图5-5苯甲酸的紫外吸收光谱图5-6苯甲酸钠的紫外吸收光谱5.2.3紫外-可见吸收光谱的基本概念图5-5苯甲酸的紫外吸收光谱图5-6苯甲酸钠的紫外吸收光谱5.2.4饱和有机化合物的紫外吸收光谱表5-2含杂原子饱和化合物跃迁的紫外吸收化合物λmax/nmεmaxCH3NH2215600(CH3)2NH220100(CH3)3N227900RCl175RBr~220CH3I257.5378CH3CH2I258.24445.2.4饱和有机化合物的紫外吸收光谱图5-91,4-二碘

7、丁烷的紫外吸收光谱（乙醇）5.2.5不饱和有机化合物的紫外吸收光谱（一）简单不饱和化合物（1）烯烃和炔烃（2）羰基化合物（3）硝基和亚硝基化合物（4）偶氮和重氮化合物5.2.5不饱和有机化合物的紫外吸收光谱表5-3简单不饱和化合物跃迁的紫外吸收化合物λmax/nmεmax化合物λmax/nmεmaxCH2=CH216515000CH2=CHSCH32288000CH2=CHCl18510000(CH3)=C(CH3)219611500CH2=CHOCl1901000017360005.2.5不饱和有机化合物的紫外吸收

8、光谱图5.10环己烯的紫外吸收光谱图5.11环己酮的紫外吸收光谱5.2.5不饱和有机化合物的紫外吸收光谱表5-4羰基化合物跃迁的紫外吸收化合物λmax/nmεmax溶剂HCHO3105异戊烷CH3CHO29312己烷CH3CHO27915环己烷CH3COOH20441甲醇CH3COOCH2CH320460水CH3CONH2214-水CH3COC