紫外光譜的光譜圖
右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。從圖中可以看出,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,吸光度為0.8。
吸收光譜的吸收強(qiáng)度是用Lambert(朗伯)—Beer(比爾)定律來描述的,這個定律可以用下面的公式來表示:
A=lg(I0/I)=kcl=lg(1/T)
式中A稱為吸光度(absorbance)。I0是入射光的強(qiáng)度,I是透過光的強(qiáng)度,T=I/I0為透射比(transmiπance),又稱為透光率或透過率,用百分?jǐn)?shù)表示。l是光在溶液中經(jīng)過的距離(一般為吸收池的長度)。c是吸收溶液的濃度。κ=A/(cl),稱為吸收系數(shù)(absorptivity)。若c以mol/L為單位,l以cm為單位,則κ稱為摩爾消光系數(shù)或摩爾吸收系數(shù),單位為c㎡·mol(通常可省略)。
A,T,(1-T)(吸收率),κ,lgκ都能作為紫外光譜圖的縱坐標(biāo),但最常用的是κ,lgκ。上圖是以吸光度A為縱坐標(biāo)的紫外光譜圖,下面四幅圖是以T,1-T,κ,lgκ為縱坐標(biāo)的紫外光譜圖。由圖可知,透過率與吸收率正好相反,如吸收率為20%,透過率恰好為80%。 最大吸收時的波長(λmax)為紫外的吸收峰,在以吸光度、κ,lgκ、吸收率為縱坐標(biāo)的譜圖中,λmax處于吸收曲線的最高峰頂,而在以透過率為縱坐標(biāo)的譜圖中,λmax處于曲線的最低點。紫外吸收的強(qiáng)度通常都用最大吸收峰的κ值即κmax來衡量。在多數(shù)文獻(xiàn)報告中,并不繪制出紫外光譜圖,只是報道化合物最大吸收峰的波長及與之相應(yīng)的摩爾消光系數(shù)。例如CH?I的紫外吸收數(shù)據(jù)為λmax 258 nm(365),這表示吸收峰的波長為258 nm,相應(yīng)的摩爾消光系數(shù)為365。
紫外光譜的測定大都是在溶液中進(jìn)行的,繪制出的吸收帶大都是寬帶,這是 因為分子振動能級的能級差為0.05~1 eV,轉(zhuǎn)動能級的能差小于0.05 eV,都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于電子能級的能差,因此當(dāng)電子能級改變時,振動能級和轉(zhuǎn)動能級也不可避免地會有變化,即電子光譜中不但包括電子躍遷產(chǎn)生的譜線,也有振動譜線和轉(zhuǎn)動譜線,分辨率不高的儀器測出的譜圖,由于各種譜線密集在一起,往往只看到一個較寬的吸收帶。若紫外光譜在惰性溶劑的稀溶液或氣態(tài)中測定,則圖譜的吸收峰上因振動吸收而會表現(xiàn)出鋸齒狀精細(xì)結(jié)構(gòu)。降低溫度可以減少振動和轉(zhuǎn)動對吸收帶的貢獻(xiàn), 因此有時降溫可以使吸收帶呈現(xiàn)某種單峰式的電子躍遷。溶劑的極性對吸收帶的形狀也有影響,通常的規(guī)律是溶劑從非極性變到極性時,精細(xì)結(jié)構(gòu)逐漸消失,圖譜趨向平滑。