文档库 最新最全的文档下载
当前位置:文档库 › 紫外光谱在有机化学中的应用

紫外光谱在有机化学中的应用

紫外光谱在有机化学中的应用
紫外光谱在有机化学中的应用

紫外光谱在有机化学中的应用

1. 一般原理

2. 有机分子电子跃迁类型

3. 紫外光谱表示法及Lambert- Beer定律

4. 有机化合物的UV吸收特征

5. 立体结构对UV的影响

6. UV的具体应用

7. 旋光色散及圆二向色性

1.一般原理

1.1 光的波粒二相性

λν= C

C为光的速度( 3?1010 cm s-1); ν为光的频率; λ为光的波长, 其单位为cm-1。根据量子理论,光的能量E与频率ν成正比,和波长λ成反比。

E = hν = h C / λ

表1. 各种不同的电磁波谱

常用电磁波单位:

X-射线 0.5~10 ? 紫外光谱 100-400 nm,

可见光 400-800nm

红外光谱 2.5~25 μm, 4000-400 cm -1 核磁共振

60~600MHz.

例:一个分子在 400 纳米处有吸收, 则该分子所吸收的能量如下: E= hC / λ

=

400 nm

s

10cm

=5.0?10-19 J(焦耳).

λ=1/?: E = hC / λ = hC ? 所以 ? = E / hC 例: 一分子吸收能量等于5.0?10-19 焦耳, 则相当?为下

?= = 2.5?104cm -1 10cm

根据普通紫外光的波长可算出紫外光能量为609-300KJ/mol(约为145-74Kcal/mol),对应可见光区的能量为300-151 KJ/mol(74-36Kcal/mol)。由此可见,紫外光能量和化学键能量相仿,所以紫外光有足够的能量使分子进行光化学反应。

2.有机分子电子跃迁类型

紫外吸收光谱的产生

紫外吸收光谱是由于分子中价电子的跃迁而产生的,因此分子中价电子的分布和结合情况决定了这种吸收光谱。分子通常是处于基态的,当分子吸收一定能量?E的紫外光后,这些价电子将跃迁到较高的能级(激发态),此时产生的吸收光谱叫紫外吸收光谱。

E

E4

E3

E2

E1

最高

最低E2 - E1 = ?E 2.1

?E = h C / λ

不同结构的分子吸收的能量不同, 因此产生不同的光谱。

E

有机分子中电子种类及跃迁类型:

2.1 形成单键的σ电子

它的跃迁类型为σ→σ*,该跃迁的能量较大,普通紫外光难以使其跃迁。

能量高, <180nm, 不易跳, UV无,

出现近紫外区.

2.2未成键的n电子

N C=O C--O

因原子的孤电子对n→π* , n→σ*跃迁,所需能量较小,容易跃迁。

a) 2.2.1 n→σ*, 如醚 R-O-R中,从n→σ*跃迁,其紫外吸收< 180

nm (ε 500);醛RCHO中,n→σ*跃迁吸收在180 nm (15000)。

b) 2.2.2 n→π* , 含杂原子双键如C=O,C=S等的吸收,这类吸收

有如下特点:a. 吸收波长一般> 280 nm , ε 15-50;b. 吸收波长与

溶剂的极性有关, 极性大的溶剂紫外吸收峰向短波位移,因孤对

电子和极性基团作用, 羰基基态能降低。如CH3-CO-CH3中羰基,

λ 275 nm (己烷), 264 nm (水), 氢键与强度成正比;c. 给电子基团

吸收峰也向短波位移,如:

H2C=O λmax304 nm

CH3CHO 289 nm

CH3COCH3 274 nm

同理降低了羰基的基态能。

2.3 形成双键的π电子

π→π* , π成键基态能高,跃迁能量较小, 本节是UV讨论的重点。

a. C=C双键,其紫外吸收在~190 nm处;

b. 共轭双键,其紫外吸收在~ 215 nm, ε 30000;

π* 4

π* 3 ?E

π2

π 1

c. 苯环π→π*, 180-255 nm, (局部激发)

π→π* 跃迁的特点是ε > 10000,极性溶剂吸收向长波位移, 由于降低π反键, 溶剂化有利, ?E 小。如C=C-C=O,通常C=C的π→π* 跃迁吸收在165 nm;C=O的π→π* 跃迁吸收在170 nm;而C=O 的n→π* 跃迁吸收在290 nm (弱)。共轭后新π系的4个分子轨道ψ分别如下: ψ1, ψ2, ψ*3, ψ*4

C=C-C=O 的分子轨道 其中218 nm, ε 18000

320 nm, ε 50-100.

2.4 电荷转移跃迁

C=C-C=X C-C=C-X

~215-250 nm

C

X

~215-250 nm

电子转移

215-250 nm

215-250 nm

p- 电子转移

它是有机化合物吸收光能后产生的电荷转移跃迁,一般 ε 强, 在具体化合物中很难指定跃迁类型。

由上可知,有机化合物价电子可能产生的跃迁主要为σ→ σ*,n → σ*,n → π*,π→ π*。各种跃迁所需能量是不同的,跃迁能量越大,则吸收的波长越短,其顺序如下:

σ→σ* > n→σ* > n→π* > π→π*。

3.紫外光谱表示法

物质对电磁辐射的吸收性质常用吸收曲线来描述,即考察物质对不同波长的的单色光吸收的情况。溶液对单色光的吸收程度遵守Lambert-Beer 定律。

A = K c l

A为吸光度(光密度), K为吸光系数, l为吸收池厚度, c为溶液的浓度。

3.1 吸光度的意义

吸光度表示光束通过溶液时被吸收的程度,通常以A表示:

A = log ( I o / I )

式中I o为入射光强度, I为透过光强度。溶液吸收光的强度越大,透过光的强度就越小,则吸光度A就越大。当入射光全部被吸收时,I =0,A=∞;当入射光全部不被吸收时,I=Io,则A=0,所以∞≥

A ≥ 0。

3.2 透射比的意义

透射比也称为透光率,表示透过光占入射光的比例,也是物质吸光程度的一种量度,通常以T表示

T = I / I o

A = -log T

当入射光全部被吸收时,I=0,则T=0;当入射光不被吸收时,I=Io,则T=1,所以

1 ≥ T ≥ 0。

3.3 吸光系数的意义及表示方法

K = A / c l

ε表示单位浓度、单位液层厚度的吸光度,它是与吸光物质性质及入射光波长有关的常数,是吸光物质的重要特征值。

K的表示方法依赖于溶液浓度的表示方法,当吸收池厚度用cm为单位时,系数K的名称、数值及单位均随溶液浓度单位而变化。通常有下列三种表示方法:

a.浓度以mol ?L-1为单位时,K称为摩尔吸收系数,以ε表示,

单位为: L ? mol-1? cm-1。

b.浓度以g ? L-1为单位时,K称为质量吸收系数,以a 表示,

单位为

L ? g-1? cm-1。a和ε的关系是:

ε = a ? M

c. 对于相对分子质量未知的物质,常采用质量百分比浓度,相应

的系数称为百分吸收系数,以A1cm表示。A1cm与ε和a的关

系是:

A1cm=a /10 = ε / 10M

在上述三种K值的表示方法中,以摩尔吸收系数ε用得最普遍。根据ε值的大小可区分吸收峰的强弱:ε> 5000为强吸收,ε= 200-5000 为中等吸收,ε< 200为弱吸收。最大ε的化合物是t-Bu-(C≡C)10-Bu-t, ε为850000,其logε =5. 929。

例1: 化合物λmax =235 nm, c = 2.0 ? 10-4 mol ? L-1, l = 1 cm, 入射光

20% 透过, 求该化合物的ε ?

解: 根据Lambert-Beer定律:

A = log ( I o / I) = ε c l

Log (I / I o) = - ε c l = log 0.2 = - 0.7

ε = 0.7 / (2.0 ?10 –4 × 1) = 3. 5 ?10 3

例2: 苯胺λmax 280 nm, ε = 1430, T % = 30 , 求100 mL中需多少克样品?

解: 根据Lambert-Beer定律:

log I / Io = - ε c l = log 0. 3 = -0. 52 = (1430?c?1)

c = 3. 6?10-4 mol L-1

= 0. 03348 mg mL-1

题1: α,β-不饱和环己酮(Mw = 96 ), ε = 10000, A = 0. 3, l = 1 cm, λ

225 nm, 求C(mg/mL)?

max

题2: 某化合物的分子量为240, A = 0 .50, 取该化合物1.2 mg 溶解在5 mL溶剂中,再取1mL 稀释至10 mL, 求该化合物的ε ?

溶剂对紫外吸收光谱的影响:

化合物溶液的紫外光谱吸收位置和强度受溶剂的影响很大,故在测定紫外光谱时一定要选择合适的溶剂并要注明所使用的溶剂。

测定溶剂的选择:首先溶剂能够溶解样品,其次溶剂本身无吸收(光

谱纯)。常用溶剂有:

a. EtOH, MeOH (溶剂本身吸收< 200 nm)

b. 己烷,石油醚(< 200 nm)

c.H2O, 稀酸, 稀碱

d.CHCl3( < 280 nm)

样品的浓度:以溶液吸光度A 在0. 3- 0.8 之间为宜;一次性配制样品溶液,免稀释。

溶剂效应:改变溶剂的极性能使吸收峰的最大吸收位置(λmax)发生改变。通常极性溶剂使π→π*吸收带(R带)向短波长方向移

动,而使π→π*吸收带向长波长方向移动。例如异丙叉丙

酮CH3COCH=C(CH3)2的溶剂效应如下所示:

小大

溶剂极性:

态的稳定化作用不同而引起的。例如在基态时,羰基的碳氧键被极化,氧原子带部分负电荷,当n电子跃迁到π*分子轨道时,氧原子的电子转移到碳原子那里,所以极化情况与基态相反,因此在高能态时分子的极性减小。所以与极性溶剂的偶极-偶极相互作用强度基态大于激发态。被极性溶剂稳定而下降的能量也是基态大于激发态。于是?E就较大,跃迁能量增加而发生吸收峰蓝移如图所示。而在多数的π→π*跃迁中,与上述情况相反,激发态的极性要强于基态,极性大

的π*轨道与极性溶剂的作用强,能量下降较大,而π轨道极性小,与极性溶剂作用较弱,能量降低较小,使?E 较小,因此π→ π*的跃迁能变小而发生吸收峰红移,如图所示。

C =O

C =O

C -C

极性低的溶剂 极性高的溶剂 极性低的溶剂 极性高的溶剂

n

图。溶剂对跃迁能级的影响

溶剂的另一个影响是氢键的形成。溶剂要是可以与羰基形成氢键,则π→ π*的吸收蓝移。一个解释是羰基在高能态时与溶剂形成氢键的能力减弱了。图列出水,乙醇,己烷三种不同溶剂对丙酮的紫外光紫λ max 的影响。

图. 溶剂对丙酮紫外光谱的影响

溶剂pH 值的影响:在测定具有酸性或碱性药物的紫外吸收光谱时溶

剂的pH 值对光谱的影响很大。如苯酚在碱性介质中生成苯酚钠,形成共轭键,使共轭体系增加,吸收带红移。

测定溶剂的选择:紫外光谱一般是在溶剂中测定,首先溶剂能够溶解

样品,其次所以选择的溶剂应是紫外透明的,即在

待测定的波范围内,该溶剂无吸收。仅含σ键或

非共轭π键溶剂都可以使用。常用溶剂有:

a. EtOH, MeOH (溶剂本身吸收< 200 nm)

b. 己烷,石油醚(< 200 nm)

e.H2O, 稀酸, 稀碱

f.CHCl3( < 280 nm)

此外需注意溶剂中杂质的影响,一般先测定一次溶剂的紫外光谱,然后才放样品进去测试。

常用术语:

1. Chromophore 生色团-具有电子跃迁光谱的基团, 如C=C-C=O,

2. Auxochrome 助色团-含有孤电子对的杂原子饱和基团,如OH, NH2, OCH3…

3. Bathochromic shift 红移, 吸收波向长波方向移动的现象

4. Hypsochromic shift 蓝移, 吸收波向短波方向移动的现象

5. Hyperchromic effect 增色效应, 增加吸收强度(A)

6. Hypochromic effect 减色效应, 降低吸收强度

O2N

OH O2N

OCH3

NO2

OH

NO2

OCH3

λ271 248 287 292 nm

向蓝移向红移

A

减色λ

4. 有机化合物的紫外吸收特征

4.1 烯烃的π→π*

4.1.1 孤立烯烃C=C, λ max 160-200 nm, ε > 104

当双键上有取代基时,紫外吸收峰长移, λ max主要决定于取代基的数目。如

CH2=CH2 λ max~160 nm, ε16000

RCH=CH2180 nm 9000

(CH3)2C=C(CH3)2197 nm 11500

如分子中只有一个双键, 则可用ε推导取代类型。如下列同系物,其紫外吸收均在210 nm,但摩尔吸光系数却不同。如

RCH=CHR ε200-1000

RCH=CR21500-5000

R2C=CR24000-10000

4.1.2 共轭烯烃C=C-C=C, λmax 217 nm,ε=21000

双键上每增加一个取代基,紫外吸收长移 3 - 6 nm ;延长双键则红移, 可用Huckel 分子轨道理论来解释。

E

CH 2=CH 2

?E 1 > ?E 2 > ?E 3 > ?E 4

λ 162

217 258 296 nm

双键延长, 成键电子容易跃迁。以217 nm 为基数, 并可计算如下:

表2. 用于计算共轭双烯吸收峰位置的Woodward 规则 基团 对吸收峰位置的贡献, λ / nm C=C-C=C 217 环内双烯

+36 每个烷基取代 +5 每个环外双键

+5 每延伸一个C=C +30

助色团RCOO -

+0

助色团RO- +6

助色团HO- +5

助色团RS- +30

助色团Cl, Br +5

助色团R2N- +60

例: 估算下列两个甾体化合物的UV吸收峰位置(λ max)

A B

A: λ max = 217 + 36 + 30 + (3 ? 5) +5 = 303 (304) nm

B: λ max = 217 + 36 + (3 ? 5) +(5 ? 5) +(2 ? 30) = 353 (353) nm 5, 7 元环等扭力大的化合物计算应慎重, 如:

(CH2)6

实际239 nm 248 223 253 248 249

计算265 nm 265 265 265 237 237

4.2 羰基吸收n→π*

4.2.1 孤立羰基, 紫外吸收一般在270-280 nm, ε = 10-50, 吸收峰宽;而n→σ*, 紫外吸收一般小于190 nm,UV看不见。

H3CCOO H

3

CCOO

酯与酮的区别:

环戊酮酯

红外光谱1750-1740 cm-11750-1735cm-1无区别紫外光谱~280 nm (加大浓度可看见) ~200 nm

4.2.2 α, β-不饱和酮

C=C-C=O C-C=C-O(电子转移)

π→π*, 220-260 nm ( ε 10000-15000) K 带

n→π*, 330 nm (ε 30-100) R 带

CH3-CH=CH-CHO, 220 (15000),

322 (28)

溶剂极性加大, R 短移(C=O…H-O, 降低基态能级)

K 长移(降低π* 能级)

K带Woodward 规则:

基团对吸收峰位置的贡献, λ / nm

α,β-不饱和六员环酮或脂肪酮215

α,β-不饱和五员环酮202

α,β-不饱和醛207

每延伸一个C=C 30

同环双烯40

环外双键 5 α位的烷基取代10 β位的烷基取代12 γ,δ位的烷基取代18 α位的羟基取代35 β位的羟基取代30 γ,δ位的羟基取代50 CH3COO-无论在α,β或δ位 6 α位的烷氧基取代35 β位的烷氧基取代30 γ位的烷氧基取代17 δ位的烷氧基取代31 β位的烷硫基取代85 α位的氯15 β位的氯12 α位的25 β位的30 β位的NH230 β位的二烷基胺基(-NR2)取代95

不同溶剂中λ max的校正值

溶剂校正的 / nm 乙醇0 (标准)

甲醇0

二氧六环+5

氯仿+1

乙醚+7

水-8

己烷或环己烷+11

例:

H3C

H3C

CH3

O

H3C

CH3

CH2

O

H3C

CH3

CH3

O

215+24=239(237)215+10=225(224)215+10+12=237(236) O

O O O

215+10+12=237(235) 215+10+24=249(245) 215+12=227(225) 215+10+24+10=259(256)

R

O

R

O

R

O

215+24+5=244(244)

215+30+12+18+5=280(281)215+60+12+18*3+5*3=350(348)

R

O

AcO

R

O

215+30+40+10+12+18=325(327)

215+60+40+12+3*18+5=386(388)

α-lyperone 可能以下两式, 实测 λ 252 nm

O O

H 2C

CH 2

215+12=227(A)

215+10+24+5=254(B)

λ max 248-249 nm(ε ~15000)

242-243 nm(14000)

大环跨环影响电子云交盖, 计算受影响。如

λ max 233 nm(ε 2290) π→ π*

296 (267) n→π* 296 nm (32) n→π*

307 (260) n→π*

4.2.3 α-二酮, β-二酮的吸收

一般: -CO-CO-, n→π* ~290 nm (~50)

部分: -CO-CO- 或–CO-CHO, 350-400nm(~20) CH3-CO-CO-CH3呈黄色!

天然多为环状α-双酮, 如有β -H, 则:

-CO-C(OH)=C-, λmax 266-280 nm (ε ~5000)

加碱长移~50nm

O

O OH

O

OH

OH

计算值266(294, 2600) nm, n→π* 鸦胆子成分

, UV

3

3

酮式烯醇式

O

O

HO H

入max(EtOH) 210(2940) nm

250(1470) nm

入max(EtOH-NaOH) 218(13720) nm

250(4018) nm

300(2352) nm

紫外吸收光谱的应用

紫外吸收光谱的应用

第九章紫外吸收光谱分析ultraviolet spectro-photometry, UV 第三节紫外吸收光谱的应用applications of UV 一、定性、定量分析qualitative and quantitative analysis 1. 定性分析 εmax:化合物特性参数,可作为定性依据; 有机化合物紫外吸收光谱:反映结构中生色团和助色团的特性,不完全反映分子特性; 计算吸收峰波长,确定共扼体系等 甲苯与乙苯:谱图基本相同; 结构确定的辅助工具; εmax ,λmax都相同,可能是一个化合物; 标准谱图库:46000种化合物紫外光谱的标准谱图 ?The sadtler standard spectra ,Ultraviolet?2. 定量分析 依据:朗伯-比耳定律 吸光度:A= ε b c 透光度:-lg T = ε b c 灵敏度高:

εmax:104~105 L· mol-1 · cm -1;(比红外大) 测量误差与吸光度读数有关: A=0.434,读数相对误差最小; 二、有机化合物结构辅助解析structure determination of organic compounds 1. 可获得的结构信息 (1)200-400nm 无吸收峰。饱和化合物,单烯。(2)270-350 nm有吸收峰(ε=10-100)醛酮n →π* 跃迁产生的R带。 (3)250-300 nm 有中等强度的吸收峰(ε=200-2000),芳环的特征吸收(具有精细解构的B带)。 (4)200-250 nm有强吸收峰(ε≥104),表明含有一个共轭体系(K)带。共轭二烯:K带(~230 nm);?β,α不饱和醛酮:K带~230 nm ,R带~310-330 nm 260nm,300 nm,330 nm有强吸收峰,3,4,5个双键的共轭体系。 2.光谱解析注意事项 (1) 确认λmax,并算出㏒ε,初步估计属于何种吸收带;

紫外吸收光谱的基本原理

紫外吸收光谱的基本原理,应用与其特点 紫外吸收光谱的基本原理 吸收光谱的产生 许多无色透明的有机化合物,虽不吸收可见光,但往往能吸收紫外光。如果用一束具有连续波长的紫外光照射有机化合物,这时紫外光中某些波长的光辐射就可以被该化合物的分子所吸收,若将不同波长的吸收光度记录下来,就可获的该化合物的紫外吸收光谱 紫外光谱的表示方法 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(l0/I1), 10 入射光强度, 11透过光强度; 透光率也称透射率T,为透过光强度I1与入射光强度I0之比值,T= I1/I0 透光率T与吸光度A 的关系为A=log(1/T) 根据朗伯-比尔定律,吸光度A与溶液浓度c成正比A= b e &为摩尔吸光系数,它是浓度为 1mol/L的溶液在1em的吸收池中,在一定波长下测得的吸光度,它表示物质对光能的吸收强度,是各种物质在一定波长下的特征常数,因而是检定化合物的重要数据;e为物质的浓度,单位为mol/L ; b为液层厚度,单位为cm。 在紫外吸收光谱中常以吸收带最大吸收处波长加ax和该波长下的摩尔吸收系数 max来表征化合物吸收特征。吸收光谱反映了物质分子对不同波长紫外光的吸收能力。吸收带的许多无色透明的有机化合物,虽不吸收可见光,但往往能吸收紫外光。如果用一束具 有连续波长的紫外光照射有机化合物,这时紫外光中某些波长的光辐射就可以被该化合物的 分子所吸收,若将不同波长的吸收光度记录下来,就可获的该化合物的紫外吸收光谱?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(I0/I1), I0 入射光强度, I1透过光强度; 透光率也称透射率T,为透过光强度I1与入射光强度I0之比值,T= I1/I0 透光率T与吸光度A 的关系为A=log(1/T) 根据朗伯-比尔定律,吸光度A与溶液浓度e成正比A= b e &为摩尔吸光系数,它是浓度为 1mol/L的溶液在1em的吸收池中,在一定波长下测得的吸光度,它表示物质对光能的吸收强度,是各种物质在一定波长下的特征常数,因而是检定化合物的重要数据;e为物质的浓度,单位为mol/L ;b为液层厚度,单位为em。 在紫外吸收光谱中常以吸收带最大吸收处波长加ax和该波长下的摩尔吸收系数 max来表征化合物吸收特征。吸收光谱反映了物质分子对不同波长紫外光的吸收能力。吸收带的形状、?max和max与吸光分子的结构有密切的关系。各种有机化合形状、?max 和max与吸光分子的结构有密切的关系。各种有机化合物的?max和max都有定值, 同类化合物的e max比较接近,处于一个范围。 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。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

仪器分析实验有机化合物的红外光谱分析解读

仪器分析实验有机化合物的红外光谱分析 2015年4月21日 有机化合物的红外光谱分析 开课实验室:环境资源楼312 【实验目的】 1、初步掌握两种基本样品制备技术及傅里叶变换光谱仪器的简单操作; 2、通过谱图解析及网上标准谱图的检索,了解由红外光谱鉴定未知物的一般过程; 3、掌握有机化合物红外光谱测定的制样方法,回顾基础有机化学光谱的相关知识。 【基本原理】 ? 原理概述:物质分子中的各种不同基团,在有选择地吸收不同频率的红外辐射后,发生振动能级之间的跃迁,形成各自独特的红外吸收光谱。据此,可对物质进行定性和定量分析。特别是对化合物结构的鉴定,应用更为广泛。 ? 红外吸收法: 类型:吸收光谱法; 原理:电子的跃迁:电子由于受到光、热、电等的激发,从一个能级转移到另一个能级的现象。这是因为分 子中的电子总是处在某一种运动状态中,每一种状态都具有一定的能量,属于一定的能级。当这些电子有选择地吸收了不同频率的红外辐射的能量,发生振动能级之间的跃迁,形成各自独特的红外吸收光谱。据此,可对化合物进行定性和定量分析; 条件:分子具有偶极矩。 【仪器与试剂】 1、仪器: 傅里叶变换红外光谱仪(德国Bruker公司,TENSOR 27型; 美国Thermo Fisher 公司, Nicolet 6700型);压片机; 玛瑙研钵; 红外灯。 2、试剂:NaCl窗片、KBr晶体,待分析试样液体及固体。 【实验步骤】 1、样品制备 (1)固体样品:KBr压片法 在玛瑙研钵将KBr晶体充分研磨后加入其量5%左右的待测固体样品,混合研磨直至均匀。在一个具有抛光面的金属模具上放一个圆形纸环,用刮勺将研磨好的

光谱学及其应用

光谱学及其应用 摘要:光谱学是光学的一个分支学科,它主要研究各种物质的光谱的产生及其同物质之间的相互作用。光谱是电磁辐射按照波长的有序排列,根据实验条件的不同,各个辐射波长都具有各自的特征强度。通过光谱的研究,人们可以得到原子、分子等的能级结构、能级寿命、电子的组态、分子的几何形状、化学键的性质、反应动力学等多方面物质结构的知识。但是,光谱学技术并不仅是一种科学工具,在化学分析中它也提供了重要的定性与定量的分析方法。 关键词:发展简史;内容;发射;吸收;分析;应用 光谱学的发展简史 光谱学的研究已有一百多年的历史了。1666年,牛顿把通过玻璃棱镜的太阳光分解成了从红光到紫光的各种颜色的光谱,他发现白光是由各种颜色的光组成的。这是可算是最早对光谱的研究。 其后一直到1802年,渥拉斯顿观察到了光谱线,其后在1814年夫琅和费也独立地发现它。牛顿之所以没有能观察到光谱线,是因为他使太阳光通过了圆孔而不是通过狭缝。在1814~1815年之间,夫琅和费公布了太阳光谱中的许多条暗线,并以字母来命名,其中有些命名沿用至今。此后便把这些线称为夫琅和费暗线。 实用光谱学是由基尔霍夫与本生在19世纪60年代发展起来的;他们证明光谱学可以用作定性化学分析的新方法,并利用这种方法发现了几种当时还未知的元素,并且证明了太阳里也存在着多种已知的元素。 从19世纪中叶起,氢原子光谱一直是光谱学研究的重要课题之一。在试图说明氢原子光谱的过程中,所得到的各项成就对量子力学法则的建立起了很大促进作用。这些法则不仅能够应用于氢原子,也能应用于其他原子、分子和凝聚态物质。 氢原子光谱中最强的一条谱线是1853年由瑞典物理学家埃斯特朗探测出来的。此后的20年,在星体的光谱中观测到了更多的氢原子谱线。1885年,从事天文测量的瑞士科学家巴耳末找到一个经验公式来说明已知的氢原子诺线的位置,此后便把这一组线称为巴耳末系。继巴耳末的成就之后,1889年,瑞典光谱学家里德伯发现了许多元素的线状光谱系,其中最为明显的为碱金属原子的光谱系,它们也都能满足一个简单的公式。 尽管氢原子光谱线的波长的表示式十分简单,不过当时对其起因却茫然不知。一直到1913年,玻尔才对它作出了明确的解释。但玻尔理论并不能解释所观测到的原子光谱的各种特征,即使对于氢原子光谱的进一步的解释也遇到了困难。 能够满意地解释光谱线的成因的是20世纪发展起来的量子力学。电子不仅具有轨道角动量,而且还具有自旋角动量。这两种角动量的结合便成功地解释了光谱线的分裂现象。 电子自旋的概念首先是在1925年由乌伦贝克和古兹密特作为假设而引入的,以便解释碱金属原子光谱的测量结果。在狄喇克的相对论性量子力学中,电子自旋(包括质子自旋与中子自旋)的概念有了牢固的理论基础,它成了基本方程的自然结果而不是作为一种特别的假设了。 1896年,塞曼把光源放在磁场中来观察磁场对光三重线,发现这些谱线都是偏振的。现在把这种现象称为塞曼效应。次年,洛伦兹对于这个效应作了满意的解释。 塞曼效应不仅在理论上具有重要意义,而且在应用中也是重要的。在复杂光谱的分类中,塞曼效应是一种很有用的方法,它有效地帮助了人们对于复杂光谱的理解。

紫外可见光谱及其应用(结合文献)

紫外-可见吸收光谱法 UV-Vis Spectrophotometer UV-Vis Spectrophotometer 主要内容 紫外-可见吸收光谱法的原理 紫外-可见吸收光谱法 紫外-可见分光光度计构造 紫外-可见分光光度计的应用 UV-Vis Spectrophotometer 基本原理:光的选择性吸收 紫外-可见吸收光谱法 分子中的某些基团吸收了紫外可见辐射光后,发生了电 子能级跃迁,而产生了相应的吸收光谱。属分子吸收光谱。分子吸收光谱的分析方法。 紫外-可见吸收光谱分析是研究物质在紫外-可见光波下的 紫外-可见区可细分为: (1)10-200nm;远紫外光区(2)200-400nm;近紫外光区(3)400-800nm;可见光区 UV-Vis Spectrophotometer 光的吸收定律 1.朗伯比尔定律:A=kbc。 紫外-可见吸收光谱法 表明:一定温度下,一定波长的单色光通过均匀的、非散射的溶液时,溶液的吸光度与溶液的浓度和液层厚度的乘积成正比。 入射光 I0 透射光 It A=kbc 式中: A:吸光度;描述溶液对光的吸收程度; k:摩尔吸光系数,单位 L mol-1 cm-1; b:液层厚度(光程长度),通常以cm为单位; c:溶液的摩尔浓度,单位 mol L-1; UV-Vis Spectrophotometer

紫外-可见吸收光谱法 紫外-可见吸收光谱与分子结构 (一)电子跃迁类型 (1)电子类型 形成单键的σ电子形成双键的π电子未成对的孤对电子n电子 C-H C-C C=C C=O C=O s H C H O p n UV-Vis Spectrophotometer 紫外-可见吸收光谱法 π*、n 能量高低σ<π<n<π*<σ* 分子轨道有σ、σ*、π、 σ* π* n →σ* π→π* n→π*跃迁 n π 能量 σ→σ* 其中σ-σ* 跃迁所需能量最大,n-π*及配位场跃迁所需能量最小,因此,它们的吸收带分别落在远紫外和可见光区。从图中纵坐标可知π-π*及电荷迁移跃迁产生的谱带强度最大,π-π*、nσ*跃迁产生的谱带强度次之,配位跃迁的谱带强度最小。

近红外光谱分析及其应用简介

近红外光谱分析及其应用简介 1、近红外光谱分析及其在国际、国内分析领域的定位 近红外光谱分析是将近红外谱区(800-2500nm)的光谱测量技术、化学计量学技术、计算机技术与基础测试技术交叉结合的现代分析技术,主要用于复杂样品的直接快速分析。近红外分析复杂样品时,通常首先需要将样品的近红外光谱与样品的结构、组成或性质等测量参数(用标准或认可的参比方法测得的),采用化学计量学技术加以关联,建立待测量的校正模型;然后通过对未知样品光谱的测定并应用已经建立的校正模型,来快速预测样品待测量。 近红外光谱分析技术自上世纪60年代开始首先在农业领域应用,随着化学计量学与计算机技术的发展,80年代以来逐步受到光谱分析学家的重视,该项技术逐渐成熟,90年代国际匹茨堡会议与我国的BCEIA等重要分析专业会议均先后把近红外光谱分析与紫外、红外光谱分析等技术并列,作为一种独立的分析方法;2000年PITTCON 会议上近红外光谱方法是所有光谱法中最受重视的一类方法,这种分析方法已经成为ICC(International Association for Cereal Science and Technology国际谷物科技协会)、AOAC(American Association of Official Analytical Chemists美国公职化学家协会)、AACC(American Association of Cereal Chemists美国谷物化学家协会)等行业协会的标准;各发达国家药典如USP(United States Pharmacopoeia美国药典)均收入了近红外光谱方法;我国2005年版的药典也将该方法收入。在应用方面近红外光谱分析技术已扩展到石油化工、医药、生物化学、烟草、纺织品等领域。发达国家已经将近红外方法做为质量控制、品质分析和在线分析等快速、无损分析的主要手段。 我国对近红外光谱技术的研究及应用起步较晚,上世纪70年代开始,进行了近红外光谱分析的基础与应用研究,到了90年代,石化、农业、烟草等领域开始大量应用近红外光谱分析技术,但主要是依靠国外大型分析仪器生产商的进口仪器。目前国内能够提供完整近红外光

人教版高中化学有机化学基础第四章《生命中的基础有机化学物质》测试卷

第四章《生命中的基础有机化学物质》测试卷 一、单选题(共15小题) 1.下列说法中,不正确的是() A.有机化合物中每个碳原子最多形成4个共价键 B.油脂、淀粉、蛋白质在一定条件下都能发生水解反应 C.用溴水既可以鉴别甲烷和乙烯,也可以除去甲烷中的乙烯 D.乙烯和苯均能发生氧化反应,说明乙烯和苯分子中均有碳碳双键 2.下列说法不正确的是() A.通常人们把由不到20个单糖缩合形成的糖类化合物称为低聚糖,那么低聚糖彻底水解后将得到单糖 B.甲醛与尿素反应得到的脲醛树脂是一种高分子黏合剂,广泛应用于木材加工业,是居室甲醛污染的主要源头 C.可以用分光光度计测定某些反应物或生成物在不同反应时刻的浓度来计算反应速率 D.棉花、铜氨纤维、涤纶、油脂都是有机高分子材料 3.化学反应经常伴随着颜色变化,下列关于颜色的叙述正确的是() ①鸡蛋白溶液遇浓硝酸——黄色 ①淀粉溶液遇碘离子——蓝色 ①溴化银见光分解——白色 ①热的氧化铜遇乙醇——红色 ①新制氯水久置后——无色 ①过氧化钠在空气中久置——淡黄色 ①Fe3+离子遇苯酚——紫色 ①石蕊试液中通二氧化硫气体——无色. A. ①①①① B. ①①①① C. ①①①① D. ①①①① 4.下列说法正确的是() A.在加热、甲醛、饱和(NH4)2SO4溶液、X射线作用下,蛋白质都会发生变性 B.氨基酸、蛋白质、油脂都含有C,H,O,N四种元素 C.生活中食用的食醋、植物油、动物蛋白等物质都是混合物 D.乙烯、聚乙烯、苯均能使酸性高锰酸钾溶液褪色 5.下列说法错误的是() A.麦芽糖属于还原型二糖

B.一种塑化剂的结构为,该物质属于油脂 C.氨基酸是两性化合物,能与酸、碱反应生成盐 D.用浸泡过高锰酸钾溶液的硅土吸收水果释放出的乙烯,可达到水果保鲜的目的6.化学与生产生活、环境密切相关.下列说法正确的是() A.为了防止蛋白质盐析,疫苗等生物制剂应冷冻保存 B.玻璃、陶瓷、水泥都是硅酸盐产品,属于无机非金属材料 C.玉兔号月球车电池帆板,可以将化学能转换成电能 D.弱酸性或中性条件下,钢铁腐蚀的正极反应式为:4OH﹣﹣4e﹣=O2↑+2H2O 7.下列关于有机化合物的认识不正确的是() A.油脂在空气中完全燃烧转化为水和二氧化碳 B.蔗糖、麦芽糖的分子式都是C12H22O11,二者互为同分异构体 C.乙烯通入高锰酸钾溶液中,溶液褪色是因为发生了加成反应 D.在浓硫酸存在下,苯与浓硝酸共热生成硝基苯的反应属于取代反应 8.下列叙述中,不正确的是() A.蔗糖的水解产物,在一定条件下,能发生银镜反应 B.蔗糖是多羟基的醛类化合物 C.蔗糖不是淀粉水解的最终产物 D.麦芽糖是多羟基的醛类化合物 9.下列说法正确的是() A.地沟油和矿物油都属于酯类物质 B.在食品袋中放人盛有硅胶和铁粉的透气小袋,可防止食物受潮、氧化变质C.为测定熔融氢氧化钠的导电性,将氢氧化钠固体放在石英坩埚中加热熔化D.电解从海水中得到的氯化镁溶液可获得金属镁 10.“地沟油”在一定条件下,能发生如下反应,化学方程式为: 下列叙述错误的是()

紫外光谱仪的原理及应用

紫外光谱仪的原理及应用 一、基本原理 利用紫外-可见吸收光谱来进行定量分析由来已久,可追溯到古代,公元60年古希腊已经知道利用五味子浸液来估计醋中铁的含量,这一古老的方法由于最初是运用人眼来进行检测,所以又称比色法。到了16、17世纪,相关分析理论开始蓬勃发展,1852年,比尔(Beer)参考了布给尔(Bouguer)1729年和朗伯(Lambert)在1760年所发表的文章,提出了分光光度的基本定律,即液层厚度相等时,颜色的强度与呈色溶液的浓度成比例,从而奠定了分光光度法的理论基础,这就是著名的朗伯-比尔定律。 紫外-可见吸收光谱的形成 吸光光度法也称做分光光度法,但是分光光度法的概念有些含糊,分光光度是指仪器的功能,即仪器进行分光并用光度法测定,这类仪器包括了分光光度计与原子吸收光谱仪(AAS)。吸光光度法的本质是光的吸收,因此称吸光光度法比较合理,当然,称分子吸光光度法是最确切的。 紫外-可见吸收光谱是物质中分子吸收200-800nm光谱区内的光而产生的。这种分子吸收光谱产生于价电子和分子轨道上的电子在电子能级跃迁(原子或分子中的电子,总是处在某一种运动状态之中。每一种状态都具有一定的能量,属于一定的能级。这些电子由于各种原因(如受光、热、电的激发)而从一个能级转到另一个能级,称为跃迁。)当这些电子吸收了外来辐射的能量就从一个能量较低的能级跃迁到一个能量较高的能级。因此,每一跃迁都对

应着吸收一定的能量辐射。具有不同分子结构的各种物质,有对电磁辐射显示选择吸收的特性。吸光光度法就是基于这种物质对电磁辐射的选择性吸收的特性而建立起来的,它属于分子吸收光谱。跃迁所吸收的能量符合波尔条件: 二、应用范围 紫外-可见分光光度计可用于物质的定量分析、结构分析和定量分析。而且还能测定某些化合物的物理化学参数,如摩尔质量、配合物的配合比例和稳定常熟、酸碱电离常数等。 1.定性分析 紧外-可见分光光度法对无机元素的定性分析应用较少,无机元素的定性分析可用原子发射光谱法或化学分析的方法。在有机化合物的定性鉴定和结构分析中,由于紫外-可见光谱较简单,特征性不强,因此该法的应用也有一定的局限性。但是它适用于不饱和有机化合物。尤其是共轭体系的鉴定,以此推断未知物的骨架结构。此外,可配合红外光谱、核磁共振波谱法和质谱法进行定性鉴定和结构分析,因此它仍不失为是一种有用的辅助方法。 一般有两种定性分析方法,比较吸收光谱曲线和用经验规则计算最大吸收波长λmax,然后与实测值进行比较。 2.结构分析

生命中的基础有机化学物质

第32讲生命中的基础有机化学物质 基础考点梳理 最新考纲 1.了解油脂和糖类的组成和性质特点,能举例说明油脂和糖类在食品加工和生物能源开发上的应用。 2.了解氨基酸的组成、结构特点和主要性质,氨基酸与人体健康的关系。 3.了解蛋白质的组成、结构和性质。 4.了解化学科学在生命科学发展中所起的重要作用。 自主复习 一、油脂 1.概念 油脂是甘油与高级脂肪酸脱水形成的酯。 常见的形成油脂的高级脂肪酸有:硬脂酸C17H35COOH、软脂酸C15H31COOH、油酸C17H33COOH。

3.分类 (1)按状态分????? 油:常温下呈液态脂肪:常温下呈固态 4.物理性质 (1)油脂一般不溶于水,密度比水小。 (2)天然油脂都是混合物,没有恒定的沸点、熔点。含不饱和脂肪酸成分较多的甘油酯,常温下一般呈液态,含饱和脂肪酸成分较多的甘油酯,常温下一般呈固态。 5.化学性质 (1)油脂的氢化(油脂的硬化) 油酸甘油酯与H 2发生加成反应的化学方程式为:

(2)水解反应 ①酸性条件下 如硬脂酸甘油酯的水解反应方程式为: ②碱性条件下——皂化反应 如硬脂酸甘油酯的水解反应方程式为: 其水解程度比酸性条件下水解程度大。 二、糖类

1.糖类的概念和分类 (1)概念:多羟基醛、多羟基酮和它们的脱水缩合物。 (2)分类 ①单糖:不能发生水解的糖。如葡萄糖、果糖、核糖等。 ②低聚糖:1 mol糖能水解生成2~ 10 mol单糖的糖,以二糖最为重要,常见的二糖有麦芽糖、乳糖和蔗糖等。 ③多糖:1 mol糖能水解生成很多摩尔单糖的糖。如淀粉、纤维素(它们属于天然高分子化合物)等。 2.葡萄糖与果糖

有机化合物的红外光谱分析

有机化合物的红外光谱分析 系别:化学物理系 学号:PB09206108 姓名:倪宇飞

有机化合物的红外光谱分析 一、实验目的 (1)初步掌握两种基本样品制备技术及傅立叶变换红外光谱仪的简单操作。 (2)通过谱图解析及标准谱图的检索,了解由红外光谱鉴定未知物的一般过程。 二、实验原理 (1)原理概述 物质分子中的各种不同基团,在有选择的吸收不同频率的红外辐射后,发生振动能级之间的跃迁,形成各自独特的红外吸收光谱。据此,可对物质进行定性和定量的分析。特别是对化合物结构的分析,应用更为广泛。 (2)对试样的要求 A.试样应该是单一组分的纯物质,纯度应大于98%,便于与纯化合物的标准进行 对照,多组分试样应尽量在测试前预先用分馏、萃取、重结晶、区域熔融和色谱法进行分离提纯; B.试样中不应含有游离水。本身水有红外吸收,会严重干扰样品的谱图,而且会 侵蚀吸收池的盐窗,游离水的吸收为止约为3400cm-1以及1630cm-1; C.试样的浓度和测试厚度应该选择适当,以使光谱图中的大多数吸收峰透射比处 于10%~80%范围内。 (3)制样方法 本次实验中的提供了固体和液体两种未知待测样品,因此有针对性的采用了两种制样方法 A.液膜法 对于沸点较高的的液体,直接将样品滴在两块NaCl盐窗之间,形成没有气泡的毛细厚度液膜,之后用夹具固定,放入仪器的光路中进行测试。本实验中由于液体的流动性较差,故只用一片盐窗即可; B.KBr压片法,将1~2mg固体试样与200mg纯KBr研细混合,研磨至粒径小 于2微米,在油压机上压成透明薄片即可用于测定。 (4)仪器工作原理 傅立叶变换红外光谱仪主要由光源(硅碳棒、高压汞灯)、Michelson干涉仪、检测器、计算机和记录仪组成

红外光谱分析技术及其应用

红外光谱分析技术及其应用(作者: _________ 单位:___________ 邮编: ___________ ) 作者:范雪芳徐淼侯晓涛王帅李洪宇张丽华 【摘要】红外光谱(IR)分析技术是一门发展迅猛的高新技术,与传统分析技术相比,红外光谱分析技术具有分析速度快,样品用量少,无破坏无污染等特点。红外光谱测定的是物质中分子的吸收光谱,不同的物质会有其特征指纹的特性,利用红外指纹图谱技术对中成药进行质量鉴定与分析,借助计算机和模式识别等技术,以综合的、宏观的、非线性的分析理念和质量控制模式来评价中药的真伪优劣 【关键词】红外光谱;红外指纹图谱技术 【Abstract ] Infrared spectrum (IR) is a fast developing newly tech no logy. Comparedwith traditi onal an alysis tech no logy, IR possesses characters of fast analysis, little sample, no breach and no pollution. IR measures the absorption spectrum of molecule, and different substances have different fingerprint patter ns. Thus, IR tech no logy can be applied to detect and an alyze the quality of traditi onal Chin ese drug. Using the computer, pattern recognition and so on, we can estimate if

红外吸收光谱分析及其应用

红外吸收光谱分析及其应用 20世纪50年代初期,红外光谱仪问世,揭开了有机物结构鉴定的新篇章。到了50年代末期,已经积累了大量的红外光谱数据,到70年代中期,红外光谱法成为了有机结构鉴定的重要方法。红外光谱测定的优点: 1、任何气态、液态、固态样品都可以进行红外光谱的测定,这是核磁、质谱、紫外等仪器所不及的。 2、每种化合物均有红外吸收,又有机化合物的红外光谱可以获得丰富的信息。 3、常规红外光谱仪价格低廉,易于购置。 4、样品用量小。 红外吸收光谱分析也叫红外分光光度法,十一研究物质分子对红外辐射的吸收特性二建立起来的一种定性(包括结构分析)、定量分析法。根据试样的红外吸收光谱进行定性、定量分析和确定分子结构等分析的方法,称为红外吸收光谱法。 原理:当分子中某个基团的振动频率和红外光的振动频率一致时,分子就吸收红外光的能量,从原来的基态振动能级跃迁到能量较高的振动能级。物质对红外光的吸收曲线称为红外吸收光谱(IR)。 分子吸收红外光必须满足如下两个条件: 1.红外光的能量应恰好能满足振动能级跃迁所需要的能量,当红外光的频率与分子中某基团的振动频率相同时,红外光的能量才恩能够被吸收。 2.分子必须有偶极矩的变化。 与UV(紫外光谱)相比,IR的特点:IR频率范围小、吸收峰数目多、吸收曲线复杂、吸收强度弱。IR峰出现的频率位置由振动能级差决定;吸收峰的个数与分组振动自由度的数目有关;吸收峰的强度则主要取决于振动过程中偶极矩变化的大小和能级跃迁的几率。 红外吸收光谱具有高度的特征性,除光学异构外,没有两种化合物的红外光谱是完全相同的。红外光谱中往往具体要几组相关峰可以互相佐证而增强了定性和结构分析的可靠性,因此在官能团定性方面,是紫外、核磁、质谱等结构分析方法所不及的。红外光谱法可测定链、位置、顺反、晶型等异构体,而质谱法对异构体的鉴别则无能为力;红外光谱测定的样品范围广,无机、有机、高分子等

高中化学有关生命中的基础有机化学物质

【助学】 本课精华: 1.认识糖类的误区 2.蛋白质水解、蔗糖水解断键位置判断 3.糖、油脂、蛋白质实验细节关注 【学前诊断】 1.织物成分是蚕丝还是“人造丝”,在如下各方法中正确的是 ①滴加浓HNO3②滴加浓硫酸③滴加酒精④灼烧 A. ①③ B.②④ C. ①④ D.③④ 难度:易 2.有四种化合物①NaHCO3②Al(OH)3③(NH4)2S ④氨基乙酸,其中跟盐酸和氢氧化钠溶液都能反应的是 A.只有②④B.只有①②C.只有①②③D.①②③④ 难度:中 3.有关天然产物水解叙述不正确的是 A.油脂水解可得丙三醇 B.可用碘检验淀粉是否水解完全 C.蛋白质水解的最终产物均为氨基酸 D.纤维素水解和淀粉水解得到的最终产物不同 难度:难 【典例精析】 1.下图表示蛋白质分子结构的一部分,图中A、B、C、D标出了分子中不同的键,当蛋白质发生水解时,断裂的键是

难度:易 2.下列过程不属于化学变化的是 A.在蛋白质溶液中加入饱和(NH4)2SO4溶液,有沉淀析出 B.皮肤不慎沾上浓硝酸而呈现黄色 C.在蛋白质溶液中加入CuSO4溶液,有沉淀析出 D.用稀释的福尔马林溶液(0.1%~0.5%)浸泡植物种子 难度:易 3.下列过程中有机物发生取代反应的是 A.工业上用油脂和烧碱溶液在加热条件下制取肥皂 B.生活中用灼烧时的特殊气味鉴别真假羊毛衫 C.交警用酸性重铬酸钾检查司机是否饮酒过量 D.医生用新制的氢氧化铜悬浊液检验病人尿液中的葡萄糖 难度:中 4.某学生进行蔗糖的水解实验,并检验水解产物是否含有葡萄糖.他的操作如下:取少量蔗糖加适量水配成溶液;在蔗糖溶液中加入3~5滴稀硫酸;将混合液煮沸几分钟,冷却;在冷却后的溶液中加入银氨溶液,水浴加热.实验结果没有银镜发生.其原因是 A.蔗糖尚未水解 B.加热时间不够 C.煮沸后的溶液中没有加碱中和作催化剂的酸 D.蔗糖水解的产物中没有葡萄糖 难度:中 5.生活中,各种各样的“油”随处可见。下列油中全部属于酯类的是

光谱分析技术及应用

光谱分析技术及应用 一、光谱分析的分类 1、原子吸收光谱法——也叫湿法分析。它是以待测元素的特征光波,通过样品的蒸发,被蒸发中的待测元素的基态原子所吸收,由辐射强度的减弱程度,来测定该元素的存在与否和含量多少;通常是采用火焰或无火焰(也叫等离子)方法,把被测元素转化为基态原子。根据吸收光波能量的多少测定元素的含量。 通常原子吸收光谱法是进行仪器定量分析的湿法分析。 2、原子发射光谱法——利用外部能量激发光子发光产生光谱。 看谱分析法就是原始的、也是最经典的利用原子发射光谱的分析方法。看谱分析法在我国工业生产上的使用是在上世纪50年代,58年北京永定机械厂制造了第一台仿苏联技术的看谱仪,随后天津光学仪器厂成为我国大量生产棱镜分光的看谱镜基地。 上世纪80年代起,德国、英国、美国等国家,开始研制采用CCD (Charge Coupled Device电荷耦合器件)技术作为光谱接收器件的直读式定量光谱仪,德国以实验室用大型直读定量光谱仪为主;英国阿朗公司、美国尼通公司以便携式金属分析仪为主打市场。近年来,德国、芬兰等国家研制生产便携式、直读定量光谱仪,分析精度在一定条件下可以替代实验室直读式定量光谱仪。 二、看谱分析的特点 1、操作简便,分析速度快。 2、适合现场操作。

3、无损检测(现场操作情况下无须破坏样品)。 4、检测成本低。是便携式金属分析仪的1/30左右,是便携式直读定量光谱仪的1/40。 5、有一定的灵敏度和准确度。 三、看谱分析的方法: 定性分析方法,所谓定性就是判定分析的元素是否存在的分析。严格的讲定性分析是根据某元素的特征灵敏线的出现与否,来确定该元素是否存在的分析方法。 那么,什么叫灵敏线呢? 某元素在某几个区域出现的几条与其它元素不同的特征线;或称“在较低含量情况下出现的谱线”,或者说是在某一范围内出现的谱线,叫做灵敏线。 半定量方法就是近似的估计元素含量的方法。 利用谱线进行比较,即通过 亮度比较含量,就是与铁基线进 行比较,含量与亮度的对数成正 比关系。(用来进行比较的铁基线 的亮度应不变。)lgI(谱线强度) 四、看谱分析的一般步骤 1、分析前的准备

【人教版】高中化学选修5知识点总结:第四章生命中的基础有机化学物质

第四章生命中的基础有机物 课表要求 1.了解糖类的组成和性质特点,能举例说明糖类在食品加工和生物能源开发上的应用。 2.了解氨基酸的组成、结构特点和主要性质。了解氨基酸和人体健康的关系。 3.了解蛋白质的组成、结构和性质。 4.了解化学科学在生命科学发展中所起的重要作用。 要点精讲 一、糖类 1.糖类的结构:分子中含有多个羟基、醛基的多羟基醛,以及水解后能生成多羟基醛的由C、H、O组成的有机物。糖类根据其能否水解以及水解产物的多少,可分为单糖、二糖和多糖等。 2.糖类的组成:糖类的通式为Cn(H2O)m,对此通式,要注意掌握以下两点:①该通式只能说明糖类是由C、H、O三种元素组成的,并不能反映糖类的结构;②少数属于糖类的物质不一定符合此通式,如鼠李糖的分子式为C6H12O5;反之,符合这一通式的有机物不一定属于糖类,如甲醛CH2O、乙酸C2H4O2等。 3.单糖——葡萄糖 (1)自然界中的存在:葡萄和其他带甜味的水果中,以及蜂蜜和人的血液里。 (2)结构:分子式为C6H12O6(与甲醛、乙酸、乙酸乙酯等的最简式相同,均为CH2O),其结构简式为:CH2OH-(CHOH)4-CHO,是一种多羟基醛。 (3)化学性质:兼有醇和醛的化学性质。 ①能发生银镜反应。 ②与新制的Cu(OH)2碱性悬浊液共热生成红色沉淀。 ③能被H2还原 ④酯化反应: (4)用途:①是一种重要的营养物质,它在人体组织中进行氧化反应,放出热量,以供维持人体生命活动所需要的能量;②用于制镜业、糖果制造业;③用于医药工业。体弱多病和血糖过低的患者可通过静脉注射葡萄糖溶液的方式来迅速补充营养。 4.二糖——蔗糖和麦芽糖

紫外光谱在有机化学中的应用

紫外光谱在有机化学中的应用 1. 一般原理 2. 有机分子电子跃迁类型 3. 紫外光谱表示法及Lambert- Beer定律 4. 有机化合物的UV吸收特征 5. 立体结构对UV的影响 6. UV的具体应用 7. 旋光色散及圆二向色性 1.一般原理 光的波粒二相性 C C为光的速度( 31010 cm s-1); 为光的频率; 为光的波长, 其单位为cm-1。根据量子理论,光的能量E与频率成正比,和波长成反比。 E = h = h C / 表1. 各种不同的电磁波谱 波长 cm波谱区波谱方法跃迁类型 10-10~10-8射线核反应 10-8~10-6X-射线X-晶体分析内层电子 10-5~10-4100~200nm真空UV 200~400nmUV 400~800nm可见光 电子光谱外层价电子

10-3~10-2 ~33M) ~15(25)红外光谱分子振动与转动10-1~10微波区顺磁共振光谱分子的转动 102~103无线电波区 <300 MHz 核磁共振光谱 60,100,200,300 MHz 核自旋 常用电磁波单位: X-射线 ~10 ? 紫外光谱100-400 nm, 可见光400-800nm 红外光谱~25 m, 4000-400 cm-1 核磁共振60~600MHz. 例:一个分子在 400 纳米处有吸收, 则该分子所吸收的能量如下: E= hC / = 10-34 J s 1010cm 1nm 400 nm s 10-7cm =10-19 J(焦耳). =1/: E = hC / = hC所以 = E / hC 例: 一分子吸收能量等于10-19焦耳, 则相当为下 = 10-19 J s = 104cm-1 10-34 Js 1010cm

紫外光谱的应用

紫外光谱分析的应用 摘要:紫外吸收法是基于物质对不同波长的紫外光的吸收来测定物质成分和含量的方法。紫外光谱法能够适用于不饱和有机化合物,尤其是共轭体系的鉴定,以此推断未知物的骨架结构,对从分子水平去认识物质世界,推动近代有机化学的发展是十分重要的。采用现代仪器分析方法,可以快速、准确地测定有机化合物的分子结构。近年来紫外光谱在很多方面的研究与应用十分活跃,对实际工作取得了较好的效果。文章综述了近年来紫外光谱法的应用及发展动态。 关键词:紫外光谱;应用;检测 1、前言 光谱学的研究已有一百多年的历史了。1666年,牛顿把通过玻璃棱镜的太阳光分解成了从红光到紫光的各种颜色的光谱,他发现白光是由各种颜色的光组成的。这是可算是最早对光谱的研究。其后一直到1802年,渥拉斯顿观察到了光谱线,其后在1814年夫琅和费也独立地发现它。牛顿之所以没有能观察到光谱线,是因为他使太阳光通过了圆孔而不是通过狭缝。在1814~1815年之间,夫琅和费公布了太阳光谱中的许多条暗线,并以字母来命名,其中有些命名沿用至今。此后便把这些线称为夫琅和费暗线。 实用光谱学是由基尔霍夫与本生在19世纪60年代发展起来的;他们证明光谱学可以用作定性化学分析的新方法,并利用这种方法发现了几种当时还未知的元素,并且证明了太阳里也存在着多种已知的元素。从19世纪中叶起,氢原子光谱一直是光谱学研究的重要课题之一。在试图说明氢原子光谱的过程中,所得到的各项成就对量子力学法则的建立起了很大促进作用。这些法则不仅能够应用于氢原子,也能应用于其他原子、分子和凝聚态物质。 具有光学活性的化合物,在紫外—可见光区( 200 ~800 nm) 范围内,吸收一定波长的光子后,其价电子在分子的电子能级之间跃迁,由此而产生的分子吸收光谱被称为紫外—可见吸收光谱,简称紫外光谱[1]。紫外光谱与电子跃迁有关,在分子中用分子轨道来描述其中电子的状态,分子轨道可以看作是由对应的原子轨道以线性组合而成的,组成分子的两个原子其原子轨道线性组合,就形成了两个不同的分子轨道。其中轨道能量低的为成键分子轨道,是由两原子轨道相加而形成的,另一轨道能量高的为反键分子轨道,是由两原子轨道相减而成的。组成键的两个电子均在能量低的成键分子轨道中,一个自旋向上,一个自旋向下,此状态为分子的基态,但当成键的两个电子分别处在成键分子轨道和反键分子轨道时,分子便处在高能态。当分子受到紫外光的照射,并且紫外光的能量恰好等于分子基态与高能态能量的差额时,就会发生能量转移,从而使电子发生跃迁。当电子从基态向激发态某一震动能级跃迁时,通常我们由基态平衡位置向激发态做垂线,若与某一震动能级的波函数最大处相交,即说明在这个能级电子跃迁的概率最大。当电子能级改变时,振动能级和转动能级也不可避免地会有变化,即电

光谱分析技术及应用.doc

第一章绪论 第一节光学分析的历史及发展 1.吸收光谱:由于物质对辐射的选择性吸收而得到的光谱。 2.发射光谱:构成物质的各种粒子受到热能、电能或者化学能的激发,由低能态或基态跃迁到较高能态,当其返回基态时以光辐射释放能量所产生的光谱。 第二章光谱分析技术基础 第一节电磁辐射与波谱 1.电磁辐射的波动性 (1)散射 丁铎尔散射和分子散射两类。 丁铎尔散射:当被照射试样粒子的直径等于或大于入射光的波长时。 分子散射:当被照射试样粒子的直径小于入射光的波长时。分为瑞利散射(光子与分子相互作用时若没有能量交换)和拉曼散射(有能量交换)。 (2)折射和反射 全反射:当入射角增大到某一角度时,折射角等于90,再增大入射角,光线全部反射回光密介质中,没有折射。 (3)干涉 当频率相同,振动方向相同,周相相等或周相差保持恒定的波源所发射的电磁波互相叠加时,会产生波的干涉现象。 (4)衍射 光波绕过障碍物而弯曲地向它后面传播的现象。 2.电磁波的粒子性 光波长越长,光量子的能量越小。 光子:一个光子的能量是传递给金属中的单个电子的。电子吸收一个光子后,能量会增加,一部分用来挣脱束缚,一部分变成动能。 3.物质的能态 当物质改变其能态时,它吸引或发射的能量就完全等于两能级之间的能量差。 从低能态到高能态需要吸收能量,是为吸收光谱,即吸光度对波长或频率的函数。 从高能态到低能态需要释放能量,是为发射光谱。 第二节原子吸收光谱分析 1.当原子吸引能量的时候,按能量数量使核外电子从一级跃迁到另一级,这与吸收的能量有关。吸收能量的多少与原子本身和核外电子的状态有关。

第三节 分子吸收与光谱分析 1.分子吸收与原子的不同在于,分子还需要转动跃迁、振动跃迁、电子跃迁等几个能级。 2.朗伯-比尔(Lambert-Beer )法则:设某物质被波长为λ、能量为)(0λI 的单色光照射时,在另一端输出的光的能量)(λt I 将出输入光的能量低。考虑物质光程长度为L 中一个薄层dx ,其入射光为)(λI ,则其出射光为)()(λλdI I -。假设光强的减少量与薄层中吸收成分的浓度c 和入射光强度)(λI 成比例,并进一步假定在物质内只发生光的吸收,没有反射、散射、荧光等其他现象发生(事实上一定会有),因此有微分方程 cdx kI dI )()(λλ=- 其中k 为比例常数。 对于初始条件入射光强)(0λI ,及光程长度L ,所得出射光强)(λt I 为 kcL t e I I -=)()(0λλ 令e k lg =ε,则有 cL T I I A t ελλλλ===)) (1lg())()(lg()(*0* ε称为吸光系数,)(*λA 称为吸光度。可知吸光度与吸收成分的浓度和光程长度成正比,且当待测物质中包含有多种吸收成分时,总的吸光度等于各个吸收成分的吸光度之和,称为吸光度的加和性。 缺点:(1)假设光强的减少量与薄层厚度及吸收成分浓度成比例(其实可能是别的关系)。 (2)假设在物质内只发生光的吸收,没有反射、散射、荧光等其他现象发生(事实上一定会有)。 3.紫外与可见光谱应用举例——植物叶绿素分析 叶绿体=叶绿素+类胡萝卜素 叶绿素=叶绿素A (蓝绿色)+叶绿素B (黄绿色)(A :B=3:1) 叶绿素吸收光谱的最强吸收区有两个:波长范围为640~660nm 的红光部分和430~450的蓝紫光部分。 类胡萝卜素=胡萝卜素(橙黄色)+叶黄素(黄色) 类胡萝卜素的吸收光谱的最大吸收带在蓝紫光部分。 根据前述的朗伯-比尔(Lambert-Beer )法则和吸光度的加和性来进行测量。

高中化学:《生命中的基础有机化学物质》测试题(含答案)

高中化学:《生命中的基础有机化学物质》测试题(含答案) 一、单选题 1.向淀粉中加入少量稀H2SO4,并加热。为了确定淀粉是否已水解或完全水解,所需下列试剂的组合正确的是() ①NaOH溶液,②银氨溶液,③新制Cu(OH)2碱性悬浊液,④碘水,⑤BaCl2 A.①⑤B.②④C.①③④D.②③④ 2.下列说法正确的是 A.沸点:邻二甲苯>间二甲苯>对二甲苯 B.鸡蛋清在NH4Cl溶液中能发生盐析,但是不能和盐酸发生化学反应 C.有机物A的分子式为C16H16O3 D.滴入酸性KMnO4溶液振荡,紫色褪去,能证明其结构中存在碳碳双键 3.化学与社会、生活密切相关,下列说法正确的是 A.氢氧化铝、碳酸钠常用作胃酸中和剂 B.蚕丝和人造丝充分水解后均可得到氨基酸 C.食盐可作调味剂,也可作食品防腐剂 D.用浓硫酸刻蚀石英材料制作艺术品 4.下列关于氨基酸的叙述不正确的是( ) A.天然氨基酸在室温下都是晶体,一般都能溶于水 B.氨基酸都不能发生水解反应 C.氨基酸是两性化合物,能与酸、碱反应生成盐 D.两个氨基酸分子脱水后形成的二肽中含有两个肽键 5.下列物质不能发生水解反应的是 A.葡萄糖B.纤维素C.油脂D.酶 6.下列说法正确的是 A.葡萄糖和蔗糖互为同分异构体 B.铁和浓硫酸在常温下反应

C.明矾可用作饮用水的消毒剂 D.32gO2中含有的氧原子数是2×6.02×1023 7.只用一种试剂就可以鉴别乙酸溶液、葡萄糖溶液、乙醇溶液,这种试剂是( ) A.NaOH溶液B.Cu(OH)2悬浊液 C.石蕊试液D.Na2CO3溶液 8.化学与生活、科技及环境密切相关。下列说法正确的是( ) A.二氧化氯泡腾片和酒精均可杀灭新型冠状病毒,二者的消毒原理相同 B.高铁“复兴号”车厢连接关键部位所使用的增强聚四氟乙烯板属于无机高分子材料 C.保持空气湿度和适当降温可减少新型冠状病毒传染,二者均可防止病毒滋生 D.蜡蛾幼虫会啃食聚乙烯塑料袋,并能将其转化为乙二醇,这项研究有助于减少白色污染9.下列说法不正确的是() A.一定条件下,氨基酸之间能发生反应合成更复杂的化合物(多肽),构成蛋白质 B.淀粉和纤维素的组成都可用(C6H10O5)n表示,它们都可转化为乙醇 C.除去油脂中的少量水分,既可以用无水硫酸钠也可以用碱石灰 D.食用植物油在烧碱溶液中水解的主要产物是不饱和高级脂肪酸钠和甘油 10.化学与生活密切相关。下列说法错误的是() A.棉花、蚕丝、腈纶均为天然纤维B.淀粉可用于制取葡萄糖、乙醇、乙酸 C.氢氧化铝可用于中和胃酸过多D.纯碱溶液可用于去除餐具表面的油污 11.下列说法或实验操作正确的是 A.纤维素、蔗糖、葡萄糖和脂肪在一定条件下都可发生水解反应 B.分子式为C5H12O且可与金属钠反应放出氢气的有机物有6种 C.向植物油和矿物油中分别加入足量烧碱溶液,充分加热,冷却,可以区别植物油和矿物油D.向蔗糖溶液中加入3~5滴稀硫酸,煮沸几分钟后,冷却,再向水解液中加入几滴银氨溶液,水浴加热,可以检验蔗糖的水解产物中是否含有葡萄糖 12.下列关于有机化合物的说法中正确的是() A.苯和甲苯都是芳香烃,都能使酸性高锰酸钾褪色 B.葡萄糖和蔗糖不是同分异构体,但属于同系物 C.氯气与乙烷在光照下充分反应最多可以得到9种产物 D.检查酒驾时,若装置中橙色固体变为绿色,则可以判定司机酒驾

相关文档
相关文档 最新文档