紫外光譜圖怎么看？今天鑠思百檢測小編會給大家介紹到，首先先了解一下紫外的相關(guān)介紹吧
紫外光譜的產(chǎn)生
在紫外光譜中，波長單位用 nm（納米）表示。紫外光的波長范圍是100~400 nm，它分為兩個區(qū)段。波長在100~200 nm的區(qū)段稱為遠(yuǎn)紫外區(qū)，這種波長能夠被空氣中的氮、氧、二氧化碳和水所吸收，因此只能在真空中進(jìn)行研究工作，故這個區(qū)域的吸收光譜稱為真空紫外，由于技術(shù)要求很高，目前在有機(jī)化學(xué)中用途不大。波長在200~400 nm 的區(qū)段稱為近紫外區(qū)，一般的紫外光譜都是指這一區(qū)域的吸收光譜。波長在400~800 nm范圍的稱為可見光譜。常用的分光光度計(jì)一般包括紫外及可見兩部分，波長在200~800 nm(或200~1000 nm)。分子內(nèi)部的運(yùn)動有轉(zhuǎn)動、振動和電子運(yùn)動，相應(yīng)狀態(tài)的能量(狀態(tài)的本征值)是量子化的，因此分子具有轉(zhuǎn)動能級、振動能級和電子能級。通常，分子處于低能量的基態(tài)，從外界吸收能量后，能引起分子能級的躍遷。電子能級的躍遷所需能量最大，大致在1~20 eV(電子伏特)之間。根據(jù)量子理論，相鄰能級間的能量差△E、電磁輻射的頻率v、波長λ符合下面的關(guān)系式：△E=hv=hc/λ
式中 h 是Planck(普朗克)常量，為6.624×10-34J·s=4.136×10-15eV·s；c是光速，為2.998×1010 cm·s-1。應(yīng)用該公式可以計(jì)算出電子躍遷時吸收光的波長。例如，某電子躍遷需要 3 eV的能量，它需要吸收波長多少納米的光呢？△E=hc/λ=（4.316*10-15eV·s*2.998*1010cm·s-1）/3 eV=4.133*10-5cm=413nm
計(jì)算結(jié)果說明，該電子躍遷需要吸收波長413 nm的光。許多有機(jī)分子中的價電子躍遷，須吸收波長在 200~1000 nm 范圍內(nèi)的光，恰好落在紫外-可見光區(qū)域。因此，紫外吸收光譜是由于分子中價電子的躍遷而產(chǎn)生的，也可以稱它為電子光譜。有機(jī)化合物分子中主要有三種電子：形成單鍵的 σ 電子；形成雙鍵的 π 電子；未成鍵的孤對電子，也稱 n 電子?；鶓B(tài)時， σ 電子和 π 電子分別處在 σ 成鍵軌道和 π 成鍵軌道上， n 電子處于非鍵軌道上。僅從能量的角度看，處于低能態(tài)的電子吸收合適的能量后，都可以躍遷到任一個較高能級的反鍵軌道上。躍遷的情況如下圖所示：
烷烴只有 σ 鍵,只能發(fā)生 σ → σ* 的躍遷，含有重鍵如 C=C，C三C，C=O，C=N等的化合物有 σ 鍵和 π 鍵，有可能發(fā)生 σ→σ*，σ→π*，π→π*，π→σ*的躍遷；分子中含有氧、鹵素等原子時，因?yàn)樗鼈兒?n 電子，還可能發(fā)生 n→π*，n→σ*的躍遷。有機(jī)分子最常見的躍遷是 σ→σ*，π→π*，n→σ*，n→π*的躍遷。電子的躍遷可以分成三種類型：基態(tài)成鍵軌道上的電子躍遷到激發(fā)態(tài)的反鍵軌道，稱為N→V躍遷，如 σ→σ*，π→π* 的躍遷；雜原子的孤對電子向反鍵軌道的躍遷，稱為 N→Q 躍遷，如 n→σ*，n→π*的躍遷；還有一種 N→R 躍遷，這是 σ 鍵電子逐步激發(fā)到各個高能級軌道上，最后變成分子離子的躍遷，發(fā)生在高真空紫外的遠(yuǎn)端。
接下來講一下紫外光譜圖怎么看？
下圖是乙酸苯酯的紫外光譜圖。紫外光譜圖提供兩個重要的數(shù)據(jù)：吸收峰的位置和吸收光譜的吸收強(qiáng)度。由下圖可以看出，化合物對電磁輻射的吸收性質(zhì)是通過一條吸收曲線來描述的。圖中以波長(單位 nm)為橫坐標(biāo)，它指示了吸收峰的位置在260 nm 處；縱坐標(biāo)指示了該吸收峰的吸收強(qiáng)度，即吸光度為 0. 8。
分子中凡是能吸收某一段光波內(nèi)的光子而產(chǎn)生躍遷的基團(tuán)，就稱為這一段波長的生色團(tuán)(chromophore）。紫外光譜的生色團(tuán)是：碳碳共軛結(jié)構(gòu)、含有雜原子的共軛結(jié)構(gòu)、能進(jìn)行 n→π*躍遷的基團(tuán)、能進(jìn)行 n→σ*躍遷并在近紫外區(qū)能吸收的原子或基團(tuán)。常見的生色團(tuán)列于下表：
分子中能使生色團(tuán)吸收峰向長波方向位移并增強(qiáng)其強(qiáng)度的基團(tuán)稱為助色團(tuán)(auxochrome)。當(dāng)這些具有非鍵電子的原子連在雙鍵或共軛體系上，形成非鍵電子與 π 電子的共軛，即 p-π 共軛時，會使電子活動范圍增大，吸收向長波方向位移，并使顏色加深。這種效應(yīng)，稱助色效應(yīng)。下表為乙烯體系、α，β-不飽和羰基體系及苯環(huán)體系被給電子助色團(tuán)取代后波長的增值。
紅移現(xiàn)象和藍(lán)(紫)移現(xiàn)象由于取代基或溶劑的影響，使最大吸收峰向長波方向移動的現(xiàn)象稱為紅移(redshift)現(xiàn)象。由于取代基或溶劑的影響，使最大吸收峰向短波方向移動的現(xiàn)象稱為藍(lán)(紫)移(blue shift)現(xiàn)象。波長與電子躍遷前后所占據(jù)軌道的能量差成反比，因此，能引起能量差變化的因素如共軛效應(yīng)、超共軛效應(yīng)、空間位阻(空阻)效應(yīng)及溶劑效應(yīng)等都可以產(chǎn)生紅移現(xiàn)象或藍(lán)移現(xiàn)象。將烷基引入共軛體系時，烷基中的 C-H 鍵的電子可以與共軛體系的 π 電子重疊，產(chǎn)生超共軛效應(yīng)，其結(jié)果使電子的活動范圍增大，吸收向長波方向位移。超共軛效應(yīng)增長波長的作用不是很大，但對化合物結(jié)構(gòu)的鑒定還是有用的。下表列舉的數(shù)據(jù)表明了在共軛體系上的烷基對吸收波長的影響。
由于溶劑與溶質(zhì)分子間形成氫鍵、偶極極化等的影響，也可以使溶質(zhì)吸收波長發(fā)生位移。例如 π→π* 躍遷，激發(fā)態(tài)比基態(tài)的極性強(qiáng)，因此極性溶劑對激發(fā)態(tài)的作用比基態(tài)強(qiáng)，可使激發(fā)態(tài)的能量降低較多，以使基態(tài)與激發(fā)態(tài)之間的能級的能差減小，吸收向長波位移，即發(fā)生紅移現(xiàn)象。又如 n→π* 躍遷，在質(zhì)子溶劑中，溶質(zhì)氮或氧上的 n 軌道中的電子可以被質(zhì)子溶劑質(zhì)子化，質(zhì)子化后的雜原子增加了吸電子的作用，吸引n軌道的電子更靠近核而能量降低，故基態(tài)分子的 n 軌道能量降低，n→π* 躍遷時吸收的能量較前為大，這使吸收向短波位移，即發(fā)生藍(lán)移現(xiàn)象，見下圖。
使 ε 值增加的效應(yīng)稱為增色效應(yīng)(hyperchromic effect)。使 ε 值減弱的效應(yīng)稱為減色效應(yīng)(hypochromic effect)。 ε 值與電子躍遷前后所占據(jù)軌道的能差及它們相互的位置有關(guān)，軌道間能差小，處于共平面時，電子的躍遷概率較大， ε 值也就較大。在分子中，相鄰的生色團(tuán)由于空間位阻效應(yīng)而不能很好地共平面，對化合物的吸收波長及 ε 值均有影響。例如，二苯乙烯由于存在雙鍵，具有順反異構(gòu)體，反式異構(gòu)體的兩個苯環(huán)可以與烯的 π鍵共平面，形成一個大的共軛體系，它的紫外吸收峰λmax=290 nm( ε = 27 000)；而順式異構(gòu)體兩個苯環(huán)在雙鍵的一邊，由于空間位阻不能很好地共平面，共軛作用不如反式的有效，它的紫外吸收峰λmax=280 nm(ε=14 000)。下圖是順、反二苯乙烯的紫外吸收光譜。
