紫外吸收光谱法的基本原理是什么?

Question

如题所述

Answer 1

紫外吸收光谱法的基本原理涉及电子跃迁，其中最常见的是π→π*和n→π*跃迁。这些跃迁通常发生在含有不饱和键的发色团中，如双键或三键。发色团与饱和基团相比，其最大吸收通常在200nm或更高波长处，且具有较大的摩尔吸光系数。
1. 发色团：它们是不饱和基团，能够产生电子跃迁，从而吸收紫外光。例如，乙烯衍生物中的双键导致吸收峰在180nm附近。当烷基取代基存在时，由于碳原子的sp2杂化，吸收峰会红移。共轭生色团，如1,3-丁二烯，由于共轭作用，吸收光谱向低能量方向移动，即红移，且摩尔吸光系数增加。
2. 助色团：这些基团带有孤对电子，如-OH、-OR、-NH2、-NHR、-Cl、-Br和-I。助色团本身不产生颜色或吸收大于200nm的光，但与发色团相连时，可以增加吸收带的波长（红移）和吸收强度。吸电子助色团，如硝基，因其电负性引入苯环，产生极性。给电子助色团，如氨基，通过p-π共轭作用推电子到苯环，使分子偶极化。
3. 红移、蓝移、增色效应和减色效应：这些现象由于取代基的引入或溶剂变化导致最大吸收波长的变化。红移是向长波方向移动，而蓝移是向短波方向移动。增色效应或减色效应涉及吸收带强度的变化。
4. 吸收带：包括R吸收带、K吸收带、B吸收带和E吸收带。R吸收带由杂原子和双键的共轭基团产生，特点是能量低、吸收弱。K吸收带由共轭体系中的跃迁产生，特点是吸收峰波长短、强度大。B吸收带是芳香族化合物的特征吸收带，呈现为宽峰且具有精细结构。E吸收带也是芳香族化合物的特征吸收带，由苯环内三个乙烯基共轭跃迁产生。
5. 双原子分子的振动：双原子分子的振动可以看作简谐振动。极性分子吸收红外光主要属于基态到第一激发态之间的跃迁。非极性双原子分子由于偶极矩不变化，无振动吸收。红外光谱可以用来测量化学键力常数，从而推断键型。
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