紫外光谱图上的峰是什么(一文详述紫外光谱中那些关键知识点)

紫外光谱:光照射样品分子或原子时,外层电子吸收一定波长紫外光,由基态跃迁至激发态而产生的光谱。紫外光波长范围是10-400 nm。波长在10-200 nm范围内的称为远紫外光,波长在200-400 nm的为近紫外光。现阶段,紫外光谱的波长范围为200-800 nm。其中,远紫外光也称真空紫外,因为需要条件苛刻,未受大的推广。

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1、分子轨道能级和电子跃迁类型

原子形成分子式,原子轨道经组合形成分子轨道,也就是低能量的成键轨道和较高能级的反键轨道结合。按照结合成分子的原子电子类型,分子轨道可以划分为:σ成键轨道和σ*反键轨道、π成键轨道和π*反键轨道和非共用电子对、属于非键轨道,为n键轨道。

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3)、π→π*跃迁:跃迁所需要的能量较n→σ*跃迁小,吸收强度大、吸收峰的吸收系数很高,一般在103 - 105 之间。不饱和烃、共轭烯烃和芳香烃均可发生此类跃迁;4)、n→π*跃迁:跃迁所需的能量较小,吸收强度较小,吸收系数一般在10 -100。分子中含有孤对电子和π键同时存在,易发生n→π*跃迁。有机聚合物中主要的跃迁方式,能够形成紫外吸收的为π→π*跃迁和n→π*跃迁。紫外光谱中存在着比较特殊的跃迁方式:过渡金属络合物溶液中的d-d跃迁和电荷迁移跃迁。

2、紫外吸收带类型

紫外光谱中将跃迁方式相同的吸收峰成为吸收带。有机物和高聚物的紫外光谱分析中,将吸收谱带分为四种类型。

1)、R吸收带(R带):n->π*跃迁形成谱带,特征是吸收峰在较长波长范围:250 - 500 nm, 含有杂原子的基团,如:C=O、-NO2 、-CHO、-NH2 、-N=O等都有R谱带。由于吸收比较小,谱带微弱,易被强吸收带掩盖;2)、K吸收带(K带):π→π*跃迁形成谱带,特征是吸收峰出现区域为210 - 250 nm,含共轭双键及取代芳香化合物。

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3)、B吸收带(B带):苯环π→π*跃迁形成谱带,特征是吸收峰出现在230-270 nm,芳香化合物和杂芳香化合物的特征谱带;4)、E吸收带(E带):苯环双键π电子π->π*跃迁产生,苯环中π电子相互作用而导致激发态能量裂分的结果。E带也是芳香族化合物的特征吸收,E带又分为E1和E2两个吸收带。

3、紫外光谱中的特征吸收峰

紫外光谱中的特征吸收峰:1)、生色基:分子中能够产生电子吸收的不饱和共价基团,成为生色基,产生n->π*、π→π*跃迁电子体系,如:C=C、C=O、-NO2 等;2)、助色基:本身是饱和基团(常含杂原子),当连接一个生色团后,则使生色团的吸收波长变长或吸收强度增加(或同时两者兼有),一般为带有孤对电子的原子或原子团 。如-OH , -NH2,-Cl等。

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3)、增色与减色效应、红移与蓝移、溶剂效应:使吸收带峰的吸收强度增加的效应,为增色效应;反之,使吸收带峰的吸收强度减弱的效应,为减色效应。由于取代基或溶剂的影响使吸收峰向长波或短波方向移动,最大吸收峰向长波长方向移动为红移,最大吸收峰向短波长方向移动为蓝移。溶剂极性不同会引起化合物吸收峰产生红移或蓝移,称为溶剂效应。

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4)、吸收峰、吸收谷、肩峰、末端吸收:强带和弱带曲线上吸收最大的地方,对应的波长称最大吸收波长(λmax)为吸收峰;峰与峰之间吸收最小的部位叫谷,该波长称最小吸收波长(λmin)为吸收谷;当吸收曲线在下降或上升处有停顿或吸收稍有增加的现象为肩峰,主要由主峰内藏有其它吸收峰造成的。紫外吸收光谱中,凡ε值(摩尔吸收系数)大于104的吸收峰称为强带,ε值(摩尔吸收系数)小于103的吸收峰称为弱带。在图谱短波端只呈现强吸收而不成峰形的部分称为末端吸收。

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4、紫外光谱的图谱表示

以紫外光吸收曲线表示:横坐标为波长λ(nm),纵坐标吸收强度,可以用吸光度(A)或者透过率(T/%)表示。根据L-B定律:吸光度:A = εbc(ε为吸光系数、c为样品波长、b为液层厚度);透过率表示为透射光强度(I)与入射光强度(I0 )之比,即:T = I/I0,透过率与吸光度关系为:A = - lgT。

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5、紫外光谱的分析应用范围

1)、主要应用于共轭体系(共轭烯烃、不饱和羰基化合物)以及芳香族化合物的分析;2)、吸收谱带少,吸收谱带宽。一般来说,利用紫外吸收光谱进行定性分析信号较少。3)、紫外吸收光谱常用于共轭体系的定量分析,灵敏度高可测10-7-10-4g/mL的微量组分,检出限低、准确度高:相对误差在1%-5%之内。既能进行定量分析,又可进行定性分析和结构分析(主要分析分子中官能团)。既可用于无机化合物的分析,又可进行有机化合物的分析等。4. 操作简单,快捷。

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