第五章 二、概述 紫外可见分 二、紫外可见吸收光谱 光光度分析法 三、分子吸收光谱与电 第一节 子跃迁 基本原理 四、光的吸收定律 下页 帽动 越回
第五章 紫外-可见分 光光度分析法 一、概述 二、紫外可见吸收光谱 三、分子吸收光谱与电 子跃迁 四、光的吸收定律 第一节 基本原理
概述 基于物质光化学性质而建立起来的分析方法称之为光化 学分析法。分为:光谱分析法和非光谱分析法。 光谱分析法是指在光(或其它能量)的作用下,通过测 量物质产生的发射光、吸收光或散射光的波长和强度来进行 分析的方法。 吸收光谱分析 发射光谱分析 分子光谱分析 原子光谱分析 上页 下页 返回
一、概述 基于物质光化学性质而建立起来的分析方法称之为光化 学分析法。 分为:光谱分析法和非光谱分析法。 光谱分析法是指在光(或其它能量)的作用下,通过测 量物质产生的发射光、吸收光或散射光的波长和强度来进行 分析的方法。 吸收光谱分析 发射光谱分析 分子光谱分析 原子光谱分析
概述: 在光谱分析中,依据物质对光的选择性吸收而建立起来 的分析方法称为吸光光度法,主要有: 红外吸收光谱:分子振动光谱,吸收光波长范围 2.5~1000um,主要用于有机化合物结构鉴定。 紫外吸收光谱:电子跃迁光谱,吸收光波长范围 200~400nm(近紫外区),可用于结构鉴定和定量分析。 可见吸收光谱:电子跃迁光谱,吸收光波长范围 400~750nm,主要用于有色物质的定量分析。 本章主要讲授紫外可见吸光光度法。 下页 返回
概述: 在光谱分析中,依据物质对光的选择性吸收而建立起来 的分析方法称为吸光光度法,主要有: 红外 吸收 光谱: 分子 振动光 谱, 吸收光 波长范 围 2.51000 m ,主要用于有机化合物结构鉴定。 紫外吸收光谱:电子跃迁光谱,吸收光波长范 围 200400 nm(近紫外区),可用于结构鉴定和定量分析。 可 见吸 收光 谱:电 子跃 迁光 谱,吸 收光 波长范 围 400750 nm ,主要用于有色物质的定量分析。 本章主要讲授紫外可见吸光光度法
紫外可见吸收光谱 1.光的基本性质 光是一种电磁波,具有波粒二象性。光的波动性可用 波长2、频率人光速c、波数(cml)等参数来描述: 2y=c;波数=1/=yle 光是由光子流组成,光子的能量: E=hv=hc/λ (Planck常数:h=6.62610-34J×S) 光的波长越短(频率越高),其能量越大。 白光(太阳光):由各种单色光组成的复合光 单色光:单波长的光(由具有相同能量的光子组成) 可见光区:400-750nm 紫外光区:近紫外区200-400nm 远紫外区10-200nm (真空紫外区) 下页 返回
二、紫外可见吸收光谱 1.光的基本性质 光是一种电磁波,具有波粒二象性。光的波动性可用 波长、频率、光速c、波数(cm-1)等参数来描述: = c ; 波数 = 1/ = /c 光是由光子流组成,光子的能量: E = h = h c / (Planck常数:h=6.626 × 10 -34 J × S ) 光的波长越短(频率越高),其能量越大。 白光(太阳光):由各种单色光组成的复合光 单色光:单波长的光(由具有相同能量的光子组成) 可见光区:400-750 nm 紫外光区:近紫外区200 - 400 nm 远紫外区10 - 200 nm (真空紫外区)
2. 物质对光的选择性吸收及吸收曲线 M+热 M+hv M* 基态 激发态 M+荧光或磷光 E (△E) E2 △E=E2-E=hy 量子化;选择性吸收; 400420440460480500520540560580600) 分子结构的复杂性使其对不同波 长光的吸收程度不同; 用不同波长的单色光照射,测吸光 度一 吸收曲线与最大吸收波长孔max; 光的互补:蓝《>黄 下页 返回
2. 物质对光的选择性吸收及吸收曲线 M + 热 M + 荧光或磷光 E = E2 - E1 = h 量子化 ;选择性吸收; 分子结构的复杂性使其对不同波 长光的吸收程度不同; 用不同波长的单色光照射,测吸光 度— 吸收曲线与最大吸收波长 max; M + h ➔ M * 光的互补:蓝➢ 黄 基态 激发态 E1 (△E) E2
吸收曲线的讨论: n0. (1)同一种物质对不同波长光的吸光度不 同。吸光度最大处对应的波长称为最大吸收波长 入max 400420440460480500520540560580600) (2)不同浓度的同一种物质,其吸收曲线 形状相似max不变。而对于不同物质,它们的 动画) 吸收曲线形状和max则不同。 (3)③吸收曲线可以提供物质的结构信息, 并作为物质定性分析的依 据之一。 (4)不同浓度的同一种物质,在某一定波长下吸光度A有差异,在 max处吸光度A的差异最大。此特性可作为物质定量分析的依据。 (5)在max处吸光度随浓度变化的幅度最大,所以测定最灵敏。吸 收曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依据。 返 回
吸收曲线的讨论: (1)同一种物质对不同波长光的吸光度不 同。吸光度最大处对应的波长称为最大吸收波长 λmax (2)不同浓度的同一种物质,其吸收曲线 形状相似λmax不变。而对于不同物质,它们的 吸收曲线形状和λmax则不同。 (动画) (3)③吸收曲线可以提供物质的结构信息,并作为物质定性分析的依 据之一。 (4)不同浓度的同一种物质,在某一定波长下吸光度A 有差异,在 λmax处吸光度A 的差异最大。此特性可作为物质定量分析的依据。 (5)在λmax处吸光度随浓度变化的幅度最大,所以测定最灵敏。吸 收曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依据
3.紫外-可见分子吸收光谱与电子跃迁 品 物质分子内部三种运动形式: (1)电子相对于原子核的运动 (2)原子核在其平衡位置附近的相对振动 (3)分子本身绕其重心的转动 ·分子具有三种不同能级:电子能级、振动能级和转动能级 ·三种能级都是量子化的,且各自具有相应的能量 分子的内能:电子能量E。、振动能量E,、转动能量E 即E=E。+E+E △E。>Ev>△E, 上页 下页返回
3.紫外—可见分子吸收光谱与电子跃迁 物质分子内部三种运动形式: (1)电子相对于原子核的运动 (2)原子核在其平衡位置附近的相对振动 (3)分子本身绕其重心的转动 分子具有三种不同能级:电子能级、振动能级和转动能级 三种能级都是量子化的,且各自具有相应的能量 分子的内能:电子能量Ee、振动能量Ev 、转动能量Er 即 E=Ee+Ev+Er ΔΕe>ΔΕv>ΔΕr
能级跃迁 紫外-可见光谱属于电子 跃迁光谱。 V"=0 B 电子能级间跃迁的同时 4 总伴随有振动和转动能级间 3 纯电子 的跃迁。即电子光谱中总包 2 跃迁 含有振动能级和转动能级间 j”=0 6 纯振动 跃迁产生的若干谱线而呈现 纯转动 2 跃迁 跃迁 V'=0 = 宽谱带。 双原子分子的三种能级跃迁示意图 上页 下页 返回
能级跃迁 紫外-可见光谱属于电子 跃迁光谱。 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 跃迁产生的若干谱线而呈现 宽谱带
讨论: (1)转动能级间的能量差4E:0.005~0.050eV,跃迁 产生吸收光谱位于远红外区。远红外光谱或分子转动光谱; (2)振动能级的能量差△E约为:0.05~1eV,跃迁产 生的吸收光谱位于红外区,红外光谱或分子振动光谱; (3)电子能级的能量差4E.较大1~20eV。电子跃迁产生 的吸收光谱在紫外一可见光区,紫外一可见光谱或分子的电子 光谱 上页 下页返回
讨论: (1)转动能级间的能量差ΔEr:0.005~0.050eV,跃迁 产生吸收光谱位于远红外区。远红外光谱或分子转动光谱; (2)振动能级的能量差ΔEv约为:0.05~1eV,跃迁产 生的吸收光谱位于红外区,红外光谱或分子振动光谱; (3)电子能级的能量差ΔEe较大1~20eV。电子跃迁产生 的吸收光谱在紫外—可见光区,紫外—可见光谱或分子的电子 光谱
讨论: (4)吸收光谱的波长分布是由产生谱带的跃迁能级间的 能量差所决定,反映了分子内部能级分布状况,是物质定性 的依据。 (5)吸收谱带强度与分子偶极矩变化、跃迁几率有关, 也提供分子结构的信息。通常将在最大吸收波长处测得的摩 尔吸光系数εmax也作为定性的依据。不同物质的max有时可能 相同,但εmax不一定相同; (6)吸收谱带强度与该物质分子吸收的光子数成正比, 定量分析的依据。 上页 下页 返回
讨论: (4)吸收光谱的波长分布是由产生谱带的跃迁能级间的 能量差所决定,反映了分子内部能级分布状况,是物质定性 的依据。 (5)吸收谱带强度与分子偶极矩变化、跃迁几率有关, 也提供分子结构的信息。通常将在最大吸收波长处测得的摩 尔吸光系数εmax也作为定性的依据。不同物质的λmax有时可能 相同,但εmax不一定相同; (6)吸收谱带强度与该物质分子吸收的光子数成正比, 定量分析的依据