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1、赣南师范大学2015-2016学年第2学期波谱分析课程论文行政班级：化学1301班学号：130900073姓名：李丽梅选课班级：化学 1301班任课教师：路东亮成绩：论文题目：紫外光谱原理及其应用论文要求：结合所学专业课程的内容，自选一个论文题目。要求内容丰富、论证充分、合理、有自己的观点；格式规范、语言流畅。不允许抄袭参考文献或者 其他同学的文章。教师评语:评价指标ABC评分观点正确，有自己观 点，有创新性较正确，有自己的观点错误，或没有自己 的观点，抄袭行文语言流畅，层次分 明，中心突出语言较流畅，结 构合理文字不通，条理 不清论证材料丰富，论证充 分，逻辑性强材料较多，论证基 本合理缺乏
2、证据，简单拼凑规范符合论文格式与规 氾基本符合论文格 代与规范不符合论文格式9规范总成绩取平均值教师签字：摘要：时至今日，波谱分析已经成为探究 有机分子和生物大分子的最可靠、最有效 的结构分析手段。因此掌握波普实验法 并利用谱图提供的结构信息，实为从事有 机化学及相关学科工作的必须。在我 国，理科院校有机波普分析也已成为有 机化学，有机分析的中心内容之一。对有 机化合物的结构表征应用最为广泛的仪 器分析方法是：紫外光谱、红外光谱、核 磁共振谱、质谱等。本文就紫外光谱综 合阐述其原理及应用。关键词：紫外光谱、基本原理、应用Abstract : Today, the sp ectrum an al
3、ysisof orga nic molecules and biologicalmacromolecules has becomethe most reliable and most effective mea ns of structural an alysis Therefore gras p pop exp erime ntal methodand using informationstructure of spectra, it is must be working in the field of orga nicchemistry and related disc ip 1i nes
4、 In our country.an alysis of orga nic pop scie nee colleges has become orga nic chemistry, organic analysis of one ofthe central content The structure of organic compoundsrepresent the most widely used instrumentanalysis method is:ultraviolet spectrum, infrared spectrum, nuclear magnetic resonance (
5、XMR) sp ectrose opy, mass sp ectrometry, etc In this paper, the principle and app 1icati on of ultraviolet sp ectrose opy, comp rehe nsive elaborati on.Keywords: Ultraviolet sp ectrum、The basic prin ci pie of、app licati on前言：在光谱分析中,依据物质对光的选择性吸收而建立起来的分析方法称为吸光光度法，主要有：红外吸收光谱：分子振动光谱, 机化合物结构鉴定。紫外吸收光谱：电子跃
6、迁光谱, 可用于结构鉴定和定量分析。可夙口乃收洋谱：由子联汗*谱.吸收光波长范围2. 57000um,主要用于有吸收光波长范围200、400nm (近紫外区)，吸收光波长范围400-750nm主要用于有色 物质的定量分析。紫外光谱是分子中某些价电子吸收了一定波长的电磁波，由低能级跃近到高能级而产生的一种光谱，也称之为电子光谱.目前使用的紫外光谱仪波长范围是200飞OOnm.其 基本原理 是用不同波长的近紫外光(20 (f400nm)依次照一定浓度的被测样品溶液时，就会发现部分波长的光被吸收。如果以波长人为横坐标(单位nm)，吸收度(absorbance) A为纵坐标作图，即得到紫外光谱(ult
7、ra violet sp ectra ,简称UV) 1、紫外可见光谱紫外吸收光谱是由分子中价电子能级跃迁所产生的。由于电子能级跃迁往往要引起分子中核的运动状态的变化，因此在电子跃迁的同时，总是伴随着分 子的振动能级和转动能级的跃迁1。考虑跃迁前的基态 分子并不是全是处于最 低振动和转动能级，而是分布在若干不同的振 动和转动能级上；而且电子跃迁 后 的分子也不全处于激发态的最低振动和转动能级，而是可达到 较高的振动和转动能级，因此电子能级跃 迁所产生的吸收线由于附加上振动能级和转动能级的跃迁而变成宽的吸收带。此外，进行紫外光谱测定 时，大多数采用液体或溶 液试样。液体中较强的分子间作用力，或溶液
8、中的溶剂化作用都导致振动、转 动精细结构的消失。但是在一定的条件下，如非极性溶剂的稀溶液或气体状态，仍可观察到紫外吸收光谱 的振动及转动精细结构。1.1紫外可见光谱的基本概念1.1. 1电子跃迁2的类型根据分子轨道的计算结果，分子轨道能级的能量以反键c轨道最高，而n轨道的能量介于成键轨道与反键轨道之间。分子轨道能级的高低次序如下：（T*n *） n n c1 C- c* c键键能高，要使c电子跃迁需要很高的能量，大约780KJ. mor1,是一种高能跃迁。这类跃迁对应的吸收波长都在真空紫外区，在近紫外区是透明的，所以常用作测定紫外 吸收光谱的溶剂。2、n-c*分子中含有氧、氮、硫、卤素等原子，
9、则产生这种跃迁，它比c- c *跃迁的能量低得多。（甲硫醇227nm碘甲烷258nm）3、nTn *不饱和化合物及芳香化合物除含T电子外，还含有n电子。n电子容易受激发，电子从成键的n轨道跃迁到反键的n轨道所需的能量比较低。一般孤立双键的乙烯、丙烯等化合物，其nTn*跃迁的波长在170-200nm范围内，但吸收强度强（10 ）。如果烯炷上有取代基或烯键与其它双键共辘，n T n *跃迁的吸收波长将红移到近紫外区。芳香族化合物存在环状的共辘体系，nTn *跃迁会出现三个吸收带即E吸收带、K吸收带、B吸收带（苯：184mn 203nm 256rm）。4、nTn*当化合物分子中同时含有n电子和n电子
10、则可产生这种跃迁，nTn所需的能量最低，其所产生的吸收波长最长，但吸收强度很弱（丙酮：280ml, 15）。电子跃迁类型与分子结构及其存在的基团有密切的关系，可以根据分子结构来预测可能的电子跃迁（饱和炷 T T T *，烯绘 T T T *、nTn *，脂肪醯 T f C *、nT （T。醛酮 nTn*、nf c *、2 T *、nf n*） o1.2光吸收定律通常以波长入为横轴、吸光度A （百分透光率T%为纵轴作图，就可获的该化合物的紫外吸收光谱图。吸光度A,表示单色光通过某一样品时被吸收的程度A=log (I o/I 1) , I。入射光强度，11透过光强度；透光率也称透射率T,为透过光强
11、度11与入射光强度1。之比值，丁二Ii/Io含有孤对电子的元素所组成(-Nhb,-NR?,-OH,-OR, -Cl等),这些基团借助Pn共辘使发色基团增加共辘程度，从而使电子跃迁的能量下降。各种助色基团的助色效应各不相同，以0为最大，F为最小。助色基团的助色效应强弱大致如下列 顺序。FvCHClvBrvOHvSHvO3NHNHRvNR 0- 1. 1. 4 红移和蓝移由于有机化合物分子中引入了助色基团或其他发色基团而产生结构的改变，或者由于溶剂的影响使 其紫外吸收带的最大吸收波长向长波方向移劫的现彖称为红移。与此相反，如果吸收带的最大吸收波长向 短波方向移动，则称为蓝移。1.2紫外可见光谱的基
12、本原理如图所不：一 0_ diI藏动来2、紫外可见光谱的应用紫外吸收光谱在生产、科研的众多领域有着十分广泛的应用。主要应用于定性分析、定量分析、纯度检测、化合物结构的推测3、氢键强度的测定。2、1定性分析对无机元素的定量分析应用比较少在有机化合物的定性鉴定和机构分析中，由于紫外光 谱比较简 单，特征性不强， 并且大多数简单官能团在近紫外光区只有微弱吸收或者无吸收，应用也有一定 因此，该法的的局限性。紫外光谱法主要适用于不饱和有机物，系的鉴定，以此推断未知物的骨架结构，在配合和结构分析 IR、NMR耦辗定中，它无疑是个十分有用的辅助方法。2. 1. 1比较法吸收光谱曲线的形状、吸收峰的数目以及最
13、大吸收波长的位置和相应的摩尔吸光系数，是进行定性鉴定的依据。其中，最大吸收波长及相应的最大摩尔吸光系数是定性鉴定的主要参数。所谓比 较法，就是在相同的测定条件(仪器、 溶剂、pH等)下，比较位置纯试样与己知标准物的吸收光谱曲线，如果它们的吸收光谱曲线完 全等同，则 可以认为待测试样与已知化合物有相同的生色团。进 行这种对比法时，也可以借助 于前人汇编的以实验 结果为基础的各种有机化合物的紫外-可见光谱标准谱图，或有关电子光谱数据表。常用的标准谱图及电 子光谱数据表有：1 Sadtler Sta ngdard Sp ectra (Ultraviolet, Lo ndo n: Heyde n, 1
14、978 特勒标准谱图共收集了 49000中化合物的紫外光谱。2 Orga nic Electro nic Sp ectral Dataj ohn Wiley and So ns, 1949.这是一套又许多作者共同编写的大型手册性丛书。文献资料自1949年开始，目前还在继续编与。2.1.2最大吸收波长计算法Woodward-Fieser经验规则：共辘二烯、三烯和四烯怪以及共辘烯酮类化合物n n *跃迁最大吸收波长，可用此经验规则来计算。不适于交叉共辘体系，也不适于芳香族体系。FieseKuhn经验规则：如果一个多烯分子中含有四个以上的共辘双键则其在己烷中的最大吸收波长和最大摩尔系数值可按此经验规
15、则来计算。Scott经验规则：计算芳香族拨基的衍生物在乙醇中的最大吸收波长。2、2定量分析4定量分析的依据是Lambert-Beer定律。2. 2.1单组份定量方法标准曲线法2, 2. 2多组分定量方法根据吸光度具有加和性的特点，在同一试样中可以测定两种或两种以上的组分。假设试样中含有x和y两种吸光组分。而x和y两组分个子的吸收光谱的重叠情况有三 种。x,y 吸收光谱不重叠，按单组分的测定方法分别在处测得组分浓度。x, y吸收光谱单向重叠，x组分对y组分的测定有干扰。3双向重叠，列方程组求Cx和Cy。随着测量组分对俄增多，实验结果的误差也将增大。2、3纯度检查如果一化合物在紫外-可见光区没有吸
16、收峰，而其中的杂质有较强的吸收，就可方便地检出该化合物中的痕 量杂质。例如要检定甲醇或乙醇中的杂质苯等，可利用苯在259nm出的B吸收带，而甲醇或乙醇在此波长处 几乎没有吸收。2、4化合物结构的推测241顺反异构体的判别一般来说，顺式异构体的最大吸收波长比反式异构体的值小。2. 4.2互变异构体的测定243构象的判别2、5氢键强度的测定n - n *吸收带在极性溶剂中比在非极性溶剂中的波长短一些。在极性溶剂中分子间形成了氢键，实现n-n *跃迁时，氢键也随之断裂；此时，物质吸收的光能，一部分用以实现心跃迁，另一部分用以破坏氢键（即氢键的键能）。而在非极性溶剂中，不可能形成分子间氢键，吸收的光能
17、仅为了实现n-n*跃迁，故所吸收的光波的能量较低，波长较长。由此可见，只要测定同一化合物在不同极性溶剂中的n-n * 跃迁吸收带，就能计算其在极性溶剂中氢键的强度。结语紫外可见光谱法的应用具有用样品量少，结构信息丰富的特点，因此得到广泛的应用。同时，紫外 可见光谱在理论、仪器、方法和应用等方面都取得了进步。紫外可见光谱的应用大大缩短了复杂化合物结 构测定的时间，也是许多过去难以解决的问题迎刃而解，促进了学科的发展。近年来，随着生物科学研究的发展，用波普技术在分子水平上研究生命过程的分子运动和变化规律成为前沿领域的热门话题，波普法测定生物分子的技术也得到快速的发展。紫外可见光谱具有光明的应用 前景，相信随着紫外可见关顾的应用技术的加深，必将在众多领域改变我们的生活，带来巨大的利益。参考文献1张锐现代材料分析方法北京：化学工业出版社，2007, 7.2林树昌，曾永淮.分析化学.河北：高等教育出版社.邹建平，王璐，曾润生等.有机化合结构分析.北京：科学出版社,2005.4黄量,于德良.紫外光谱在有机化学中的应用.北京:科学出版社,1988.