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可见而且紫外光谱法

电子转换

颜色感知到的:被感知到的愿景难道仅仅是人类观察到的一种可见的逆吗吸收光谱.潜在的现象是电子从小能量不足的地方长大分子轨道(MO)转换为能量更高的一种,其中能量差为ΔEhν。收集分子处于特定的MO或电子态,在可接近的振动态和旋转态之间会有一个分布。任何电子过渡将同时伴随着振动和转动能态的变化。这将导致吸收光谱,当在高分辨率条件下记录时,将表现出许多紧密间隔的线的相当精细的结构。然而,在低分辨率条件下,光谱将显示吸收一个很宽的频带。当能量变化足够大时,相关的吸收频率高于7.5 × 1014赫兹的材料将是透明的可见并且会吸收紫外线地区。

MOs的概念可以成功地推广到分子上。对于可见光和紫外区域的电子跃迁,只涉及外层(价层)MOs。MO的排序能量水平由原子轨道(AOs)形成组成原子显示在图8.在合规泡利不相容原理每个MO可以被一个一对电子有相反的电子旋转.a中每个电子的能量分子会受到其他电子运动的影响。为了合理地处理电子能量,我们认为每个电子都是在所有其他电子所形成的平均场中运动。这样,电子在特定MO中的能量就被分配了。作为第一近似,分子的总电子能量是各种MOs中单个电子能量的和。的电子配置总能量最低的(即基态)将是拥有电子的(如短箭头所示)图8)被双重放置在总能量最低的轨道组合中。任何配置其中电子被提升到更高能量的MO被称为激发态.在含电子的MOs之上是一系列能量不断增加的未被占据的MOs。电子吸收跃迁发生在电子从一个充满的电子被提升到一个更高的未填充的电子时。

虽然前面的描述电子分子的行为为定性理解分子电子能谱提供了基础,但在定量上并不总是准确的。能量:根据平均值计算的能量电场并不等同于从瞬时电子相互作用中得到的结果。这个差,就是电子相关能,可以是总能量的很大一部分。

决定吸收区域的因素

决定电子信号所处光谱区域的因素过渡谎言(即谎言)颜色)将是MOs和允许MOs之间的能量分离量子力学选择规则。有某些类型的分子结构在可见区域表现出典型的吸收,而其他类型的分子结构则是紫外线吸收器。一大批有机化合物,其中的大多数染料而且油墨属于,是指含有取代芳香环和共轭多键的化合物。例如,广泛的254纳米跃迁(C6H6的一个或多个有机基团可以被取代原子附着在戒指。亚硝基(NO)的取代反应亚硝基苯,C6H5NO,修改能量水平间隔和转移吸收从紫外线到紫罗兰-蓝色区域,产生一个复合那是浅黄色的。这种光谱吸收的变化与替代可以用来帮助表征电子分子中化学键的分布。

第二类有色人种化合物有独特的可见吸收协调的化合物过渡元素.这些化合物的光谱跃迁所涉及的MOs基本上未被改变(能量除外)。d过渡金属原子上的-能级原子轨道。一个这样的例子复合(3)水分离子Ti (H2O)63 +它能吸收约530纳米的光线,看起来是紫色的。

大量化合物为白色固体或无色液体,电子吸收光谱仅在紫外区域。无机这种类型是那些包含非跃迁的金属没有原子d电子可用。共价键的由非金属原子和无芳香族环或碳化合物组成的分子共轭链的所有内层轨道都被电子完全占据,而且对于它们中的大多数来说,第一个未被占据的MOs往往比可见颜色的化合物具有相当高的能量。的例子是氯化钠(氯化钠),碳酸钙(CaCO3.),二氧化硫(所以2),乙醇C2H5哦,碳氢化合物(CnH,在那里n而且是整数)。

低分辨率电子能谱有助于化合物的定性和定量鉴定。它们可以像红外光谱一样作为特定物种的指纹。特定的官能团或分子构型(称为发色团)往往在可见光-紫外线区域的某些区域有很强的吸收。一个特定的发色团吸收的精确频率很大程度上取决于另一个发色团成分一般来说,分子的吸收频率范围不会像分子的吸收频率范围那么窄红外与特定结构实体相关的振动频率。强电子吸收带,特别是在可见光区域,可以用来定量测量吸收物质的浓度。

转动能和振动能都叠加在电子状态上。这就产生了一个非常密集的光谱。对这类光谱的分析不仅可以得到分子在基态的旋转常数和振动频率,还可以得到激发态分子的旋转常数和振动频率。虽然分辨率不如纯旋转光谱和振动光谱高,但可以检查电子态和振动态的总体过低,用这些方法无法观察到。的使用可以提高电子谱的分辨率激光来源(见下文激光光谱学).