紫外可見分光光度法的基礎(chǔ)知識
紫外-可見吸收光譜是分子中的價電子在不同的分子軌道之間躍遷而產(chǎn)生的。分子中的價電子包括形成單鍵的σ電子、雙鍵的π電子和非成鍵的n電子(亦稱p電子)。分子中不同軌道的價電子具有不同能量,處于低能級的價電子吸收一定能量后,就會躍遷到較高能級。
在紫外和可見光區(qū)范圍內(nèi),有機化合物的吸收光譜主要有σ-σ*、π-π*、n-σ*、n-π*及電荷遷移躍遷產(chǎn)生,無機化合物的吸收光譜主要由電荷遷移躍遷和配位場躍遷產(chǎn)生。
1σ-σ*
處于σ成鍵軌道上的電子吸收光能后躍遷到σ*反鍵軌道。分子中σ鍵較為牢固,故躍遷需要較大的能量。吸收峰在遠紫外區(qū)。飽和烴類吸收峰波長一般都小于150nm,在200~400nm范圍沒有吸收。
2π-π*
處于π成鍵軌道上的電子躍遷到π*反鍵軌道上,所需的能量小于σ-σ*躍遷所需的能量,孤立的π-π*躍遷一般發(fā)生在波長200nm左右,其特征是吸光系數(shù)ε很大,一般 ε>104 ,為強吸收。共軛鍵愈長躍遷所需能量愈小。
3n-σ*
含-OH,-NH2,-X,-S等基團化合物,其雜原子中孤對電子吸收能量后向σ*反鍵軌道躍遷,這種躍遷可以吸收波長在200nm左右。
4n-π*
含有雜原子不飽和基團,如C=O、C=S、-N=N-等化合物,其非鍵軌道中孤對電子吸收能量后,向π*反鍵軌道躍遷,這種躍遷吸收峰一般在近紫外區(qū)(200~400nm)。吸收強度弱,ε小,約在10~100之間。
5電荷遷移躍遷
指用電磁輻射照射化合物時,電子從給予體向接受體相聯(lián)系的軌道上的躍遷。因此電荷遷移實質(zhì)是一個內(nèi)氧化還原過程,而相應(yīng)的吸收光譜稱為電荷遷移吸收光譜。某些有機化合物如取代芳烴可產(chǎn)生這種分子內(nèi)電荷的遷移吸收。許多無機物配合物也有電荷遷移吸收光譜,不少過渡金屬離子與含生色團的試劑反應(yīng)所生成的配合物以及許多水合無機離子均可產(chǎn)生電荷遷移躍遷。電荷遷移躍遷吸收光譜最大的特點是摩爾吸光系數(shù)較大,一般εmax>104,用于定量分析,可以提高檢測的靈敏度。
6配位場躍遷
在配體存在下過渡元素5個能量相等的d軌道和鑭、錒元素7個能量相等的f軌道分別裂分成幾組能量不等的d軌道及f軌道,當它們吸收光后,低能態(tài)的電子或f電子可以分別躍遷到高能態(tài)的d或f軌道上去,由于這類躍遷必須在配體的配位場作用下才有可能產(chǎn)生,因此稱為配位場躍遷。與電荷遷移躍遷比較,由于選擇規(guī)則的限制,配位場躍遷吸收的摩爾吸光系數(shù)較小,一般ε
max<10
2,位于可見光區(qū)。
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