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光谱分析-仪器分析

发色团是含有分子轨道的电子系统。
如:
C-C,C-H。
吸收波长: < 150nm 在远紫外区。
例:
CH4 max= 125nm, CH3CH3 max= 135nm
n*类型的发色团 :
含有非键轨道n和分子轨道的电子系统。仅含有n和分子轨道的化合物是 含有一个或几个孤对电子原子的饱和有机分子。
类型:C-O,C-S,C-N,C-Cl 吸收波长:< 200nm(在远紫外区) 例:CH3OH max= 183nm(150)
指纹(fingerprint )。
氢质子是带有磁性的,当将 含有氢的化合物置于强磁场 中,用无线电领域的电磁波 照射,氢质子会产生能量吸 收,产生共鸣。
当磁场强度和电磁波的振 动数达到一定值时才会产 生振动。
氧不能测!
光速 c = l u = 3 x 108 m/sec 波數(cm-1) = 1 / V
CH3CH2OCH2CH3 max= 188nm
某些含孤对电子的饱和化合物,如:硫醚、二硫化合物、硫醇、胺、溴化 物、碘化物在近紫外区有弱吸收。
例: CH3NH2 max= 213nm(600) CH3Br max= 204nm(200) CH3I max= 258nm(365)
*类型的发色团
引起*类型轨道跃迁的发色团是分子轨 道的电子系统,不饱和的有机化合物具有分 子轨道。
紫外、可見光譜最主要的功能在顯示不飽和鍵 間的共軛關係。不飽和鍵如碳碳雙鍵、三鍵、苯、 碳氧雙鍵等,相互形成共軛的程度越大,則 p 或s電 子躍遷所需的能量越小,主要的吸收就漸漸由紫外 光區移入可見光區。
2. 紫外光谱图 吸收峰的位置、吸收强度
横坐标:波长(nm)
15
纵坐标:A, , log,T%
代表性的几种光谱
光谱
测定原理
特征
可视紫外吸收光 谱
(Visible Ultraviolet absorption spectrum)
当紫外和可是电磁破通过带 化合物所具有的共轭结构
有不饱和键的化合物时,电 程度越大,被化合物所吸
磁波的一部分被化合物吸收。 收的波长就越长。即,可
测定开始的电磁波和没有被 得知化合物中有否共轭结
能量 E = N hν
= 2.86 x 104 (kcal nm mol–1) / l (nm)
(亞佛加厥常數 N =6 x 1023, 浦朗克常數 h = 6.6 x 10-34 J/sec)
可見、紫外、紅外光譜都屬於吸收光譜。
互補色:溶液吸收某區域的可見光,而呈現顏色。其吸收強度A和溶液的吸
收係數e , 溶液的濃度c和光徑 b成正比。 Beer-Lambert Law:A = e b c
如:C=O, C=C-O等。
不同跃迁的吸收范围的比较
跃迁
* >
大致吸收范围 (Nm) 150
n* >
低于200
* n *
低于200 300
溶剂的影响
* 跃迁,溶剂极性增加,吸收红移。 n* 跃迁,溶剂极性增加,吸收蓝移。
*
Eo
*
E
* 跃迁
*
Eo
n
*
E
n n* 跃迁
化合物
己烷

CH3COCH3
279
265
(CH3)2C=CHCOCH3
230 329
243 305
伍德沃德Байду номын сангаасWoodward)规则
1)共轭二烯最大吸收位置的计算值
吸收电磁波的差。
合。
红外吸收光谱
(InfraRed absorption spectrum)
核磁共振谱
(Nuclear magnetic resonance supectrum)
红外线不会像X线那样引起较 大的能量跃迁,而是使有机 化合物的原子或官能团上的 共价键产生振动,测定此振 动。
因为会出现很多的峰,不 同的化合物会出现不同的 峰。所以,被称作分子的
*
n*
*
n*
E
n
*
*
* 和 n* 跃迁,吸收波长:< 200nm (远紫外区); * 和 n* 跃迁,吸收波长: 200~400nm (近紫外区);
• UV检测:共轭烯烃、共轭羰基化合物及芳香化合物。
发色团(生色基)
化合物中能够吸收紫外光引起的电子跃迁的 不饱和基团。
各类有机化合物的电子跃迁
* 类型的发色团 :
如:非共轭烯、炔化合物。
* 跃迁在近紫外区无吸收。
例: CH2=CH2 max= 165nm
CH2=CH2 max= 165nm
HC≡CH max= 173nm
n*类型的发色团
具有n和两种分子轨道的化合物,是那些含有孤 对电子的原子和和一个 轨道,或,具有具有孤 对电子的原子与其他含有轨道的原子共轭 。
1. 紫外光谱的基本原理:分子的电子光谱是由分子的两 个不同电子能级之间跃迁引起的。
1) 紫外光谱的产生(电子跃迁)
E=hv
E=
hc
分子吸收紫外光区的电磁辐射,引起电子能级的跃迁即成
键电子或非键电子由基态跃迁到激发态。
< 200nm 远紫外区 ; 200 ~ 400nm 近紫外区
2) 电子跃迁的类型 有机分子最常见的电子跃迁: * * n* n* 跃迁所需能量大小顺序: * > n* > * > n*
仪器分析
光谱分析
電磁波光譜 (electromagnetic spectra)
所謂的光 (可見光) 只是電磁波中很小的一部份,X光、 紫外光、紅外光、乃至核磁共振儀所用到的無線電波也都是電 磁波的一部份。根據量子力學,電磁波是有波和粒子的雙重特 性,而波的特性可用波長 l(以奈米nm為單位) 或頻率ν (以赫 茲Hz,記每秒之週期數) 測量。
吸收光區:紅 橙 黃 綠 藍 紫 呈色: 綠 藍 紫 紅 橙 黃
紫外光谱
紫外、可見光譜所相對應的物理變化是分子中 的電子吸收,這些能量,可以由基本態能階躍遷到 第一激發態能階,一般所測得到的是 p 電子及s電 子(即未共用的電子對)的激發記錄。s電子需要更多 能量才能激發,而這時s 鍵可能也斷裂了。
12
9
6
3
200 220
260 280
nm
320 340
最大吸收波长:max
最大吸收峰值:max
例:丙酮
正己烷
max = 279nm ( =15)
• 基本术语:红移、蓝移、生色基、助色基
电子跃迁
确定分子中存在发色团的类型,测定发色 团引起的最低能量跃迁。
确定各类型跃迁的近似波长范围。 了解共轭系统在较长的波长有吸收的原因。 预期溶剂对π→π*和n→π*跃迁的影响。 利用Lambert-Beer定率计算εmax值
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