紫外光譜的原理及其應(yīng)用

1、Word文檔 紫外光譜的原理及其應(yīng)用 紫外光譜是紫外分光光度計(jì)等分析化學(xué)中的重要工具。UV（紫外線）光譜的另一個(gè)名稱是電子光譜，由于它涉及將電子從基態(tài)提升到更高的能量或激發(fā)態(tài)。在本文中，我將解釋紫外光譜的基本原理、工作原理和全部應(yīng)用。 一、紫外光譜簡(jiǎn)介 紫外光譜是一種汲取光譜，其中紫外線區(qū)域（200-400 nm）的光被分子汲取。紫外輻射的汲取導(dǎo)致電子從基態(tài)激發(fā)到更高能態(tài)。被汲取的紫外線輻射的能量等于基態(tài)和高能態(tài)之間的能量差（deltaE = hf）。通常，有利的躍遷是從MAX占據(jù)分子軌道(HOMO)到LOW未占據(jù)分子軌道(LUMO)。對(duì)于大多數(shù)分子來(lái)說(shuō)，LOW能量占據(jù)的分子軌道是s軌道，對(duì)應(yīng)

2、于sigma鍵。p軌道處于較高的能級(jí)，具有未共享電子對(duì)的軌道（非鍵軌道）位于較高的能級(jí)。未占軌道或反鍵軌道（pie*和sigma*）是能量High的占據(jù)軌道。在全部化合物（除了烷烴）中，電子都會(huì)經(jīng)受各種躍遷。一些隨著能量增加的重要轉(zhuǎn)變是：非鍵到派*，非鍵到sigma*，派到派*, sigma到pie*和sigma到sigma*。 二、紫外光譜學(xué)原理 紫外光譜遵循比爾-朗伯定律，該定律指出：當(dāng)一束單色光通過(guò)汲取物質(zhì)的溶液時(shí)，輻射強(qiáng)度隨汲取溶液厚度的下降率與入射輻射成正比：以及溶液的濃度。 Beer-Lambert定律的表達(dá)式為-A = log (I0/I) = Ecl其中，A =吸光度，I0=入

3、射到樣品池， 目的光強(qiáng)度I =離開(kāi)樣品池的光強(qiáng)度C =溶質(zhì)L 目的摩爾濃度=樣品池長(zhǎng)度(cm.)，E =摩爾吸光率從比爾-朗伯定律可以清晰地看出，能夠汲取給定波長(zhǎng)的光的分子數(shù)量越多，光汲取的程度就越大。這是紫外光譜的基本原理。 三、紫外光譜的儀器和工作 可以同時(shí)討論紫外光譜儀的儀器和工作。大多數(shù)現(xiàn)代紫外光譜儀由以下部分組成： 光源：鎢絲燈和氫氘燈是廣泛使用的光源，由于它們掩蓋了整個(gè)紫外區(qū)域。鎢絲燈富含紅色輻射；詳細(xì)地說(shuō)，它們發(fā)出375 nm的輻射，而氫氘燈的強(qiáng)度低于375 nm。單色器：?jiǎn)紊魍ǔＳ衫忡R和狹縫組成。大多數(shù)分光光度計(jì)是雙光束分光光度計(jì).從主光源發(fā)出的輻射在旋轉(zhuǎn)棱鏡的關(guān)心下被分散。

4、由棱鏡分別的光源的各種波長(zhǎng)然后由狹縫選擇，這樣棱鏡的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致一系列連續(xù)增加的波長(zhǎng)通過(guò)狹縫用于記錄目的。狹縫選擇的光束是單色的，并在另一個(gè)棱鏡的關(guān)心下進(jìn)一步分成兩束。樣品和參比池：兩個(gè)分開(kāi)的光束中的一個(gè)穿過(guò)樣品溶液，其次個(gè)光束穿過(guò)參比溶液。樣品和參考溶液都包含在細(xì)胞中。這些電池由二氧化硅或石英制成。玻璃不能用于電池，由于它也會(huì)汲取紫外線區(qū)域的光。探測(cè)器:通常兩個(gè)光電池用作紫外光譜中的檢測(cè)器。其中一個(gè)光電管接收來(lái)自樣品池的光束，其次個(gè)檢測(cè)器接收來(lái)自參考的光束。來(lái)自參比池的輻射強(qiáng)度比樣品池的光束強(qiáng)。這導(dǎo)致在光電池中產(chǎn)生脈動(dòng)或溝通電流。放大器:光電管中產(chǎn)生的溝通電被傳輸?shù)椒糯笃?。放大器耦合到一個(gè)小型伺

5、服計(jì)。一般來(lái)說(shuō)，光電管產(chǎn)生的電流強(qiáng)度很低，放大器的主要目的是將信號(hào)放大多次，以便獲得清楚可記錄的信號(hào)。錄音設(shè)備:大多數(shù)時(shí)間放大器都連接到連接到計(jì)算機(jī)的筆式記錄器。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)全部生成的數(shù)據(jù)并生成所需化合物的光譜。 四、紫外光譜中生色團(tuán)和幫助色素的概念 發(fā)色團(tuán)：發(fā)色團(tuán)定義為在紫外或可見(jiàn)光區(qū)域(200-800 nm)中顯示出特征汲取的任何孤立的共價(jià)鍵合基團(tuán)。生色團(tuán)可分為兩組：a)生色團(tuán)，其包含p電子并經(jīng)受餅對(duì)餅*躍遷。乙烯和乙炔是此類發(fā)色團(tuán)的例子。b)同時(shí)包含p和非鍵合電子的發(fā)色團(tuán)。他們經(jīng)受了兩種類型的轉(zhuǎn)變；pie to pie*和nonbonding to pie*。羰基、腈、偶氮化合物、硝基化合

6、物等都是屬于此類發(fā)色團(tuán)。幫助色素-助色團(tuán)可以定義為任何本身不充當(dāng)發(fā)色團(tuán)但其存在導(dǎo)致汲取帶向光譜的較長(zhǎng)波長(zhǎng)移動(dòng)的基團(tuán)。-OH、-OR、-NH2、-NHR、-SH等屬于幫助變色基團(tuán)。 五、紫外光譜中的汲取和強(qiáng)度變化 在紫外光譜中觀看到四種類型的位移： a)紅移效應(yīng):這種類型的位移也稱為紅移。紅移是一種效應(yīng)，由于助色劑的存在或溶劑的變化，汲取MAX值向更長(zhǎng)的波長(zhǎng)移動(dòng)。羰基化合物的非鍵合到派*轉(zhuǎn)變觀看到紅移或紅移。b)低色移這種效應(yīng)也稱為藍(lán)移。深向色移是一種汲取max值向較短波長(zhǎng)移動(dòng)的效應(yīng)。通常它是由于去除共軛或轉(zhuǎn)變?nèi)軇┑臉O性引起的。c)增色效果-增色偏移是汲取max值增加的效果。在化合物中引入幫助色

7、素通常會(huì)導(dǎo)致增色效果。d)減色效應(yīng)-增色效應(yīng)定義為汲取max值強(qiáng)度降低的效果。由于引入了新基團(tuán)，分子的幾何外形發(fā)生了畸變，因此發(fā)生了增色效應(yīng)。 六、紫外光譜的應(yīng)用 1.官能團(tuán)的檢測(cè)：紫外光譜用于檢測(cè)化合物中發(fā)色團(tuán)的存在與否。該技術(shù)不適用于檢測(cè)簡(jiǎn)單化合物中的發(fā)色團(tuán)。特定波段的波段缺失可以被視為特定群體缺失的證據(jù)。假如化合物的光譜在200 nm以上是透亮的，則表明不存在。 2.共軛程度的檢測(cè)：可以借助紫外光譜檢測(cè)多烯中的共軛程度。隨著雙鍵的增加，汲取向更長(zhǎng)的波長(zhǎng)移動(dòng)。假如多烯中的雙鍵增加了8個(gè)，那么當(dāng)汲取進(jìn)入可見(jiàn)區(qū)域時(shí)，人眼就可以看到多烯。3.未知化合物的鑒定：可以借助紫外光譜鑒定未知化合物。將未知化合物的光譜與參考化合物的光譜進(jìn)行比較，假如兩個(gè)光譜全都，則確認(rèn)未知物質(zhì)的鑒定。4.幾何異構(gòu)體構(gòu)型的測(cè)定：觀看到順式烯烴的汲取波長(zhǎng)與反式烯烴不同。當(dāng)其中一種異構(gòu)體由于空間位阻而具有非共面結(jié)構(gòu)時(shí)，這兩種異構(gòu)體可以相互區(qū)分。與反式異構(gòu)體相比，順式異構(gòu)體患病變形并在較低波特長(zhǎng)汲取。5.物