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紫外可见光谱

 ChemAurum 2023-09-17 发布于北京
紫外可见光谱利用分子在紫外/可见光区域的吸收实现检测,分子吸收光子跃迁到激发态,即下图中的黑色箭头,跃迁满足Frank-Condon原理。紫外可见光谱很适合用于定性定量分析含有共轭体系或有色的物质,从最大吸收波长和吸收强度可以获知分子的结构信息。

光具有波粒二象性,实际上分子在吸收光的时候大多数情况都是吸收一个光子的能量,又由于分子中的电子能级是分立的(分子轨道),因此分子中不同的能级就对应着不同的吸收光谱。

吸收波长与电子能级差是一一对应的,即光子能量能量(单位是eV)=1240/波长(单位是纳米),在紫外可见光谱段出现的吸收一般是分子中的价电子跃迁,因此可以反映结构的差异。

在有机分子中,一般跃迁能量n→π* < π→π* < n→σ* < σ→σ*,n→π*往往出现在羰基和一些硫酮中,π→π*则大多数情况下出现在含有双键的分子中,单个双键的吸收在紫外区160nm-190nm之间,当很多双键共轭的时候吸收就可能进入可见光。

在苯环存在的时候还会出现特征的紫外吸收,称为K、E1、E2、B带。在180nm(ε=47000)称为E1带;203nm (ε=8700)称为E2带;在230~270nm有比较弱的一系列吸收带,称精细结构,中心在254nm (ε=204)称为B带。

一般σ→σ*跃迁都在远紫外区,200nm以下,很少用于结构分析。

下图为苯的紫外光谱(当然,苯在可见光区基本没有吸收),随着溶剂不同可以看出不同的精细结构,在气相中有助于得到更精细的结构数据。

一般而言,使电子活动范围变大的离域会是吸收波长变长,即红移,反之破坏电子离域就会使紫外光谱波长变短,发生蓝移。

溶剂也对紫外光谱有影响,对于π→π*跃迁,强极性溶剂有助于跃迁能量降低,因此波长变长,反之,n→π*跃迁则随着溶剂极性增加而减小。

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