分子吸收光譜解析

1、分子吸收光譜首頁資訊法規(guī)技術(shù)質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)資料儀器圖庫商城人才英語課堂專題網(wǎng)刊網(wǎng)址論壇當(dāng)前位置：首頁檢驗技術(shù)食品理化檢驗儀器分析正文分子吸收光譜一. 分子吸收光譜的產(chǎn)生（一）分子能級與電磁波譜分子中包含有原子和電子，分子、原子、電子都是運動著的物質(zhì)，都具有能量，且都是量子化的。在一定的條件下，分子處于一定的運動狀態(tài)，物質(zhì)分子內(nèi)部運動狀態(tài)有三種形式： 電子運動：電子繞原子核作相對運動； 原子運動：分子中原子或原子團在其平衡位置上作相對振動； 分子轉(zhuǎn)動：整個分子繞其重心作旋轉(zhuǎn)運動。所以：分子的能量總和為E分子=Ee+Ev+Ej+⋯（E0+E平）（3）分子中各種不同運動狀態(tài)都具有一

2、定的能級。三種能級：電子能級E（基態(tài)E1與激發(fā)態(tài)E2）振動能級V=0，1，2，3⋯轉(zhuǎn)動能級J=0，1，2，3⋯當(dāng)分子吸收一個具有一定能量的光量子時，就有較低的能級基態(tài)能級E1躍遷到較高的能級及激發(fā)態(tài)能級E2，被吸收光子的能量必須與分子躍遷前后的能量差∆E恰好相等，否則不能被吸收。=Eq_E、=E先壬=A瓦+圖1雙原子分子的三種能級躍遷示意圖對多數(shù)分子對應(yīng)光子波長光譜∆E約為120eV1.250.06㎛紫外、可見區(qū)（電子）∆E約為0.51eV251.25&#13211

3、;（中）紅外區(qū)（振動）∆E約為10-40.05eV1.25cm25㎛（遠(yuǎn)）紅外區(qū)（轉(zhuǎn)動）分子的能級躍遷是分子總能量的改變。當(dāng)發(fā)生電子能級躍遷時，則同時伴隨有振動能級和轉(zhuǎn)動能級的改變，即“電子光譜”均改變。因此，分子的“電子光譜”是由許多線光譜聚集在一起的帶光譜組成的譜帶，稱為“帶狀光譜”。由于各種物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)不同®對不同能量的光子有選擇性吸收®吸收光子后產(chǎn)生的吸收光譜不同®利用物質(zhì)的光譜進行物質(zhì)分析的依據(jù)。二. 紫外-可見吸收光譜與有機分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系（一）電子躍遷的類型許多有機化合物能吸收紫外-可見光輻射

4、。有機化合物的紫外-可見吸收光譜主要是由分子中價電子的躍遷而產(chǎn)生的。分子中的價電子有：成鍵電子：s電子、p電子（軌道上能量低）未成鍵電子：n電子（軌道上能量較低）這三類電子都可能吸收一定的能量躍遷到能級較高的反鍵軌道上去，見圖-3：非成I成鍵成鍵圖2分子中價電子躍遷示意圖1. s-s*躍遷s-s*的能量差大&reg;所需能量高&reg吸收峰在遠(yuǎn)紫外（lvl50nm）飽和烴只有s、s*軌道，只能產(chǎn)生s-s*躍遷，例如：甲烷吸收峰在125nm；乙烷吸收峰在135nm（<150nm）（因空氣中O2對<150nm輻射有吸收，定量分析時要求實驗室有真空條件，要求一般難達(dá)到）2

5、. p-p*躍遷p-p*能量差較小&reg;所需能量較低&reg;吸收峰紫外區(qū)（1200nm左右）不飽和烴類分子中有p電子，也有p*軌道,能產(chǎn)生p-p*躍遷:CH2=CH2，吸收峰165nm。（吸收系數(shù)e大，吸收強度大，屬于強吸收）3. n-s*躍遷n-s*能量較低&reg;收峰紫外區(qū)（1200nm左右）（與p-p*接近）含有雜原子團如：-OH,-NH2,-X,-S等的有機物分子中除能產(chǎn)生s-s*躍遷外，同時能產(chǎn)生n-s*躍遷，例如:三甲基胺（CH3）3N-的n-s*吸收峰在227nm,e約為900L/molcm，屬于中強吸收。4. n-p*躍遷n-p*能量低&

6、reg;吸收峰在近紫外、可見區(qū)（1200700nm）含有雜原子的不飽和基團，如-C=O，-C&ordm;N等，例如：丙酮：n-p*躍遷，lmax280nm左右（同時也可產(chǎn)生p-p*躍遷），屬于弱吸收，e<500L/moLcm.各種躍遷所需能量大小次序為：s-s*>n-s*&sup3;p-p*>n-p*紫外-可見吸收光譜法在有機化合物中應(yīng)用主要以：p-p*、n-p*為基礎(chǔ)。（二）吸收峰的長移和短移長移：吸收峰向長入移動的現(xiàn)象，又稱紅移；短移：吸收峰向短入移動的現(xiàn)象，又稱紫移；增強效應(yīng)：吸收強度增強的現(xiàn)象；減弱效應(yīng)：吸收強度減弱的現(xiàn)象。（三）發(fā)色團和助色團p-p*

7、、n-p*躍遷都需要有不飽和的官能團以提供p軌道，因此，軌道的存在是有機化合物在紫外-可見區(qū)產(chǎn)生吸收的前提條件。1. 發(fā)色團：具有p軌道的不飽和官能團稱為發(fā)色團。主要有：-C=O，-N=N-，-N=O，-C&ordm;C-等。但是，只有簡單雙鍵的化合物生色作用很有限，其有時可能仍在遠(yuǎn)紫外區(qū)，若分子中具有單雙鍵交替的“共軛大p鍵”（離域鍵）時，如：丁二稀CH2=CHCH=CH2由于大p鍵中的電子在整個分子平面上運動，活動性增加，使p與p*間的能量差減小，使p-p*吸收峰長移，生色作用大大增強。2. 助色團本身不“生色”，但能使生色團生色效應(yīng)增強的官能團稱為助色團主要有：-OH、-NH2、-SH、-Cl、-Br等（具有未成鍵電子軌道n的飽和官能團）當(dāng)這些基團單獨存在時一般不吸收紫外-可見區(qū)的光輻射。但當(dāng)它們與具有軌道的生色基團相結(jié)合時，將使生色團的吸收波長長移（紅移），且使吸收強度增強。（助色團至少要有一對與生色團p電子作用的孤對電子）（四）溶劑效應(yīng)（溶劑的極性對吸收帶的影響）p-p*躍遷：溶劑的極性&shy;&reg;長移&shy;三. 吸收光譜吸收光譜：又稱吸收曲線，是以波長（1）為橫坐標(biāo)、吸光度（A）為縱坐標(biāo)所描繪的圖形。特征：吸收峰曲線上比左右相鄰處都高的一處；lmax吸收程度最大所對應(yīng)的1（曲線最大峰處