紫外光譜法與紅外光譜法

1、部分一紫外光譜法與紅外光譜法摘要：光譜法是基于物質(zhì)與輻射能作用時，測量由物質(zhì)內(nèi)部發(fā)生量子化的能級之間的躍遷而產(chǎn)生的發(fā)射、 吸收或散射輻射的波長和強度進行分析的方法，紫外光譜法(uv)，紅外光譜法 (ir) 都是屬于光譜法。一、原理不同1、紫外光譜 (uv) 分子中價電子經(jīng)紫外光照射時， 電子從低能級躍遷到高能級， 此時電子就吸收了相應波長的光， 這樣產(chǎn)生的吸收光譜叫紫外光譜。紫外光譜是由于分子中價電子的躍遷而產(chǎn)生的。紫外吸收光譜的波長范圍是100-400nm(納米), 其中 100-200nm 為遠紫外區(qū)，200-400nm為近紫外區(qū) , 一般的紫外光譜是指近紫外區(qū)。2、紅外光譜法（ ir）分

2、子與紅外輻射的作用， 使分子產(chǎn)生振動和轉(zhuǎn)動能級的躍遷所得到得吸收光譜，屬于分子光譜與振轉(zhuǎn)光譜范疇。利用樣品的紅外吸收光譜進行定性、定量分析及測定分子結(jié)構(gòu)的方法稱之紅外光譜法。紅外光區(qū)的波長范圍是0.76 500 m ，近紅外 0.76 2.5 m中紅外2.5 25m遠紅外波長 25500m 。二、儀器對比根據(jù)紅外吸收光譜儀的結(jié)構(gòu)和工作原理不同可分為：單光束分光光度計雙光束分光光度計結(jié)構(gòu) 光源紫外部分氘燈 單色器早期棱鏡現(xiàn)代光柵根據(jù)紅外吸收光譜儀的結(jié)構(gòu)和工作原理不同可分為：色散型紅外吸收光譜儀傅立葉變換紅外吸收光譜儀（fi-ir ）1 光源通常采用惰性固體作光源能斯特燈、特殊線圈2. 單色器多采

3、用光柵 樣品室石英比色皿適用于紫外區(qū)和可見光區(qū)檢測器將光強度變化成電信號常用的檢測器： 光電池、光電管、光電倍增管（靈敏度高，應用最多） 顯示和記錄系統(tǒng)3. 試樣池玻璃、石英等對紅外光均有吸收4. 檢測器高真空熱電偶、熱釋電檢測器、碲鎘汞檢測器 5. 記錄器計算機控制 , 譜圖記錄處理顯示等三、分析目的1、紫外吸收光譜由電子能級躍遷引起紫外線波長短、頻率高、光子能量大，能引起分子外層電子的能級躍遷。電子躍遷雖然伴隨著振動及轉(zhuǎn)動能級躍遷，但因后者能級差小，常被紫外曲線所淹沒。除某些化合物蒸氣（如苯等）的紫外吸收光譜會顯現(xiàn)振動能級躍起遷外， 一般不顯現(xiàn)。因此，紫外吸收光譜屬電子光譜。光譜簡單。2、

4、中紅外吸收光譜由振轉(zhuǎn)能級躍遷引起，紅外線的波長比紫外線長， 光子能量比紫外線小得多， 只能收起分子的振動能級并伴隨轉(zhuǎn)動能級的躍遷，因而中紅外光譜是振動轉(zhuǎn)動光譜，光譜復雜。3、紫外吸收光譜法只適用于芳香族或具有共軛結(jié)構(gòu)的不飽和脂肪族化合物及某些無物的定性分析，不適用于飽和有機化合物。紅外吸收光譜法不受此限，在中紅外區(qū)，能測得所有有機化合物的特征紅外光譜，用于定性分析及結(jié)構(gòu)研究，而且其特征性遠遠高于紫外吸收光譜，除此之外，紅外光譜還可以用于某些無機物的研究4、紅外光譜的特征性比紫外光譜強。因為紫外光譜主要是分子的電子或n 電子躍遷所產(chǎn)生的吸收光譜。因此，多數(shù)紫外光譜比較簡單，特征性差。uv-vis

5、 主要用于分子的定量分析，但紫外光譜(uv)為四大波譜之一，是鑒定許多化合物，尤其是有機化合物的重要定性工具之一。紅外光譜主要用于化合物鑒定及分子結(jié)構(gòu)表征，亦可用于定量分析。5、紫外分光光度法測定對象的物態(tài)以溶液為主，以及少數(shù)物質(zhì)的蒸氣；而紅外分光光度法的測定對象比紫外分光光度法廣泛，可以測定氣、液、固體樣品，并以測定固體樣品最為方便。紅外分光光度法主要用于定性鑒及測定有機化合物的分子結(jié)構(gòu)，紫外分光光度法主要用于定量分析及測定某些化合物的類別等。部分二：紅外分光光度法與紫外分光光度法摘要：分光光度法是通過測定被測物質(zhì)，在特定波長處或一定波長范圍內(nèi)光的吸光度或發(fā)光強度，對該物質(zhì)進行定性和定量分析

6、的方法。一、紅外分光光度法1、紅外分光光度法 (infrared，peetropho- tometry)利用物質(zhì)對紅外光的選擇吸收特性來進行結(jié)構(gòu)分析、定性鑒定和定量測定的一種儀器分析方法( 也叫紅外吸收光譜法 )。 原理紅外光譜分析法以紅外吸收光譜為基礎。紅外光譜亦稱振轉(zhuǎn)光譜， 因為它主要來源于分子振動，同時也因分子轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生。 在分子中有伸縮振動和變形振動兩種基本振動。鍵的振動頻率不僅與鍵本身有關(guān)，也受到全分子的影響。 一定頗率的紅外線經(jīng)過分子時， 如果分子中某一個鍵的振動頻率和它一樣，這個鍵就吸收紅外線而增加能振動就會加強; 如果分子沒有同樣頻率的鍵，紅外線就不會被吸收。因此，用紅外線照射

7、樣品時，若連續(xù)改變紅外線的頻率，則通過樣品吸收池的紅外線，有些區(qū)域較弱，有些區(qū)域較強，這就產(chǎn)生了紅外吸收光譜。 由于每個有機化合物的結(jié)構(gòu)不同，它的原子質(zhì) t 和化學鍵力各不相同，就會出現(xiàn)不同的吸收頗率， 因此各有其獨特的紅外吸收光譜，借此可以進行定性、定量分析和結(jié)構(gòu)剖析。 主要儀器為紅外分光光度計. 它的作用是測定被物質(zhì)吸收后透過的各個波長的紅外光的透過率，并 給出該物質(zhì)的紅外吸收光譜。2、紫外分光光度法物質(zhì)的吸收光譜本質(zhì)上就是物質(zhì)中的分子和原子吸收了入射光中的某些特定波長的光能量， 相應地發(fā)生了分子振動能級躍遷和電子能級躍遷的結(jié)果。由于各種物質(zhì)具有各自不同的分子、 原子和不同的分子空間結(jié)構(gòu)，

8、 其吸收光能量的情況也就不會相同，因此，每種物質(zhì)就有其特有的、固定的吸收光譜曲線，可根據(jù)吸收光譜上的某些特征波長處的吸光度的高低判別或測定該物質(zhì)的含量，這就是分光光度定性和定量分析的基礎。 分光光度分析就是根據(jù)物質(zhì)的吸收光譜研究物質(zhì)的成分、結(jié)構(gòu)和物質(zhì)間相互作用的有效手段。紫外可見分光光度法的定量分析基礎是朗伯 - 比爾（lambert-beer ）定律。即物質(zhì)在一定波長的吸光度與它的吸收介質(zhì)的厚度和吸光物質(zhì)的濃度呈正比。二、儀器組成1、紅外分光光度計儀器部分組成: 流程: 光源-吸收池 -單色器 -檢測器 -記錄裝置分為色散型 (已淘汰 ) 和干涉型。光源: 一般常見的為硅碳棒，特殊線圈，能斯

9、特燈( 已淘汰 )。檢測器 : 真空熱電偶及 golay 池吸收池 : 液體池和氣體池 (具有巖鹽窗片 ) 檢測器 : 多用熱電性硫酸三甘肽 (tgs)或光電導性檢測器2、紫外分光光度計部件組成輻射源：鎢燈、鹵鎢燈（波長范圍 3502500 納米） ，氘燈或氫燈（180460納米） ，或可調(diào)諧染料激光光源等。單色器：它由入射、出射狹縫、透鏡系統(tǒng)和色散元件（棱鏡或光柵）。試樣容器：又稱吸收池。石英池檢測器：又稱光電轉(zhuǎn)換器。常用的有光電管或光電倍增管，顯示裝置：常備有微處理機、熒光屏顯示和記錄儀等。三、分析目的（一）紅外分光光度法1、紅外分光光度法化合物中各原子團組合排列情況，是同紅外光譜中出現(xiàn)的

10、特征官能團來確定的。(1) 溴化四氯化對位甲酚的結(jié)構(gòu)， 過去實驗認為它有三種可能的結(jié)構(gòu)，但未能鑒別確定，現(xiàn)經(jīng)過紅外光譜證實只有一種結(jié)構(gòu)。(2) 二分子醛縮合醇酮，應為（ i) 式。若（i) 式 r換成吡啶基，則化學性質(zhì)和（i) 卻不相同了，它具有烯二醇式的反應如（ii) 式?？墒窃跇O烯的溶液中，也看不到自由羥基的3700cm(-1)- 譜帶，卻在 2750cm(-1) 有締全氫鍵出現(xiàn)。 可知它已形成了分子內(nèi)氫鍵。 （i) 羥酮式（ ii) 烯二醇式2、異構(gòu)體的測定可鑒定立體異構(gòu)體和同分異構(gòu)體(1) 順反異體的測定順反異構(gòu)體原子團排列順序因無對稱中心，故 c=c雙鍵在 1630cm(-1) ，7

11、24cm(-1) ，而反式的 c=c在較高頻率。(2) 同分異構(gòu)體的鑒定紅外光譜900660cm(-1) 區(qū)內(nèi)可看到苯環(huán)取代位置不同的同分體。如二甲苯三個異構(gòu)體的吸收譜帶很不相同。鄰位在742cm(-1) ，間位在770cm(-1), 對位在 800cm(-1), 且因?qū)Χ妆綄ΨQ性強，它的c=c雙鍵（苯骨架）在 1500cm(-1) 變小，并且 600cm(-1) 譜帶消失。又如正丙基、異丙基、叔丁基由紅外光譜中的甲基彎曲振動可以看出。在1375cm(-1) 只出現(xiàn)一個吸收帶，則表示為正丙基；若在1375cm(-1) 出現(xiàn)相等強度的雙峰，則為異丙基；若在1390cm(-1) 及 1365cm

12、(-1) 出現(xiàn)一強一弱譜帶，則為叔丁基。乙醇和甲醚的分子式完全相同c2h6o, 乙醇有羥基吸收帶在3500cm(-1),c-0伸縮振動在 10501250cm(-1), 羥基彎曲振動在950cm(-1) 。甲醚在 3500cm(-1)無羥基吸收。它的第一強11501250cm(-1), 這兩個同分異構(gòu)體很容易區(qū)別。3、化學反應的檢查一個化學反應是否已進行完全，可用紅外光譜檢查，這是因原料和預期的產(chǎn)品都有其特征吸收帶。例如氧化仲醇為酮時， 原料仲醇的羥基吸收應消失，酮的羰基171cm(-1) 應在產(chǎn)物中出現(xiàn)才反應進行完全。4、未知物剖析可先將未知物分離提純，作元素分析，寫出分子式，計算不飽和度。

13、 從紅外光譜可得到此未知物主要官能團的信息，確定它是屬于哪種化合物。結(jié)合紫外、核磁等可鑒定此化合物的結(jié)構(gòu)。（二）紫外分光光度法1 檢定物質(zhì)根據(jù)吸收光譜圖上的一些特征吸收，特別是最大吸收波長雖ax 和摩爾吸收系數(shù)是檢定物質(zhì)的常用物理參數(shù)。這在藥物分析上就有著很廣泛的應用。在國內(nèi)外的藥典中，已將眾多的藥物紫外吸收光譜的最大吸收波長和吸收系數(shù)載入其中，為藥物分析提供了很好的手段。2 與標準物及標準圖譜對照將分析樣品和標準樣品以相同濃度配制在同一溶劑中，在同一條件下分別測定紫外可見吸收光譜。 若兩者是同一物質(zhì)， 則兩者的光譜圖應完全一致。如果沒有標樣，也可以和現(xiàn)成的標準譜圖對照進行比較。這種方法要求儀器準確，精密度高，且測定條件要相同。3 比較最大吸收波長吸收系數(shù)的一致性4 純度檢驗5 推測化合物的分子結(jié)構(gòu)6 氫鍵強度的測定實驗證明，不同的極性溶劑產(chǎn)生氫鍵的強度也不同，這可以利用紫外光譜來判斷化合物在不同溶劑中氫鍵強度，以確定選擇哪一種溶劑7 絡合物組成及穩(wěn)定常數(shù)的測定