紫外光譜（化學(xué)檢測方法）

紫外光譜（化學(xué)檢測方法）

紫外光譜 （化學(xué)檢測方法） 次瀏覽 | 2022.08.20 11:17:38 更新 來源 ：互聯(lián)網(wǎng) 精選百科 本文由作者推薦 紫外光譜化學(xué)檢測方法

準確測定有機化合物的分子結(jié)構(gòu)，對從分子水平去認識物質(zhì)世界，推動近代有機化學(xué)的發(fā)展是十分重要的。采用現(xiàn)代儀器分析方法，可以快速、準確地測定有機化合物的分子結(jié)構(gòu)。在有機化學(xué)中應(yīng)用最廣泛的測定分子結(jié)構(gòu)的方法是四大光譜法：紫外光譜、紅外光譜、核磁共振和質(zhì)譜。紫外和可見光譜（ultraviolet?and?visible?spectrum）簡寫為UV。

中文名

紫外光譜

外文名

UV-visible spectroscopy

波長范圍

10～380 nm

數(shù)據(jù)一

吸收峰的位置

數(shù)據(jù)二

吸收光譜的吸收強度

材料

光致變色材料

基本原理

紫外光是波長100～400nm的電磁波，其中100～200nm為遠紫外區(qū)，200～400nm為紫外區(qū)，可見光是指波長為400～800nm的電磁波通常紫外光譜儀的工作范圍在200～800nm，用以測量可見的和紫外區(qū)的光的吸收；紫外光及可見光譜主要是分子中價電子能級躍遷引起的吸收光譜。[1]

分子內(nèi)部的運動有轉(zhuǎn)動、振動和電子運動，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1～20eV(電子伏特）之間。根據(jù)量子理論，相鄰能級間的能量差ΔE、電磁輻射的頻率ν、波長λ符合下面的關(guān)系式

ΔE=hν=h×c/λ

式中h是普朗克常量，為6.624×10?3?J·s=4.136×10?1?eV·s；c是光速，為2.998×101?cm/s。應(yīng)用該公式可以計算出電子躍遷時吸收光的波長。

許多有機分子中的價電子躍遷，須吸收波長在200～1000nm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。

躍遷類型

有機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。基態(tài)時σ電子和π電子分別處在成鍵軌道和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。

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端。

應(yīng)用范圍醫(yī)藥方面

紫外光譜在破析一系列維生素、抗菌素及天然產(chǎn)物的化學(xué)結(jié)構(gòu)曾起過重要作用，如維生素A1、維生素A2、維生素B12、維生素B1、青霉素、鏈霉素、土霉素、螢火蟲尾部的發(fā)光物質(zhì)等。

例如利血平具有兩個共軛體系結(jié)構(gòu)，水解得到利血平酸和3,4,5-三甲氧基苯甲酸。利血平酸經(jīng)LiAlH4還原為利血平醇，其光譜與2,3-二甲基-6-甲氧基吲哚的紫外光譜相似。將合成的利血平醇與3,4,5-三甲氧基苯甲酸的紫外光譜疊加起來所得譜線與利血平的吸收曲線基本吻合，進一步由合成最后確定利血平的結(jié)構(gòu)。

性能測試

光致變色現(xiàn)象是指在光的照射下顏色發(fā)生可逆變化的現(xiàn)象，可通過紫外光譜進行測試研究。如螺惡嗪類化合物A的環(huán)己烷溶液是沒有顏色，但在365nm連續(xù)的紫外光的照射下，溶液變成藍色，在可見區(qū)域產(chǎn)生吸收。隨照射時間的延長，吸收峰的強度逐漸變大，直至不再變化為止，將化合物的溶液放在暗處，其在可見光區(qū)域的吸收會逐漸下降。

光致變色材料作為一類新型功能材料，有著十分廣闊的應(yīng)用前景。例如可以作為光信息存儲材料、光開關(guān)、光轉(zhuǎn)換器等，這些材料在機械、電子、紡織、國防等領(lǐng)域都大有作為。光致變色涂料、光致變色玻璃、光致變色墨水的研制和開發(fā)，具有現(xiàn)實性的應(yīng)用意義。除了以上的應(yīng)用，光致變色材料還可以作為自顯影感光膠片、全息攝影材料、防護和裝飾材料、印刷版和印刷電路和偽裝材料等。

特別要指出的是，光致變色化合物作為可擦重寫光存儲材料的研究，是近些年來光致變色領(lǐng)域中研究的熱點之一。作為可擦寫光存儲材料的光致變色光存儲介質(zhì)，應(yīng)滿足在半導(dǎo)體激光波長范圍具有吸收、非破壞性讀出、良好的熱穩(wěn)定性、優(yōu)良的抗疲勞性和較快的響應(yīng)速度等條件。

參考資料