Спектроскопия в ультрафиолетовой и видимой области

Спектроскопия УФ- и видимого диапазона
Д.В. Козлов, Г.А. Костин, А.П. Чупахин «Основные принципы спектроскопии и ее применение в химии»
А.Б. Никольский «Физические методы исследования неорганических веществ»
Ю.А. Пентин, Г.М. Курамшина «Основы молекулярной спектроскопии»
Браун Д., Флойд А., Сейнзбери М. «Спектроскопия органических веществ»
Сильверстейн Р, Басслер Г. Моррил Т. «Спектрометрическая идентификация органических соединений»
Булатов М.И., Калинкин И.П. «Практическое руководство по фотометрическим методам анализа»
Свердлова О.В. Электронные спектры в органической химии. Л.: Химия, 1985 г., 248 с.
Литература

Электронная (ультрафиолетовая) спектроскопия изучает энергетические переходы между валентными молекулярными орбиталями.
E = E1- Е0= hν = hc/λ
h – постоянная Планка, 6.626*10-34 Дж*с, или 4.136*10-15 эВ*с
ν – частота электромагнитных колебаний
c – скорость света, 3*108 м/с
λ – длина волны

Характеристика электронных переходов
Большинство электронных переходов в молекулах проявляются в диапазоне 200-750 нм, который подразделяется на два поддиапазона: 200-400 нм – ближняя ультрафиолетовая область; 400-750 нм – область видимого света (область чувствительности человеческого глаза).
Электронные переходы осуществляются за время ~10-16 с.
Время жизни возбужденных электронных состояний атомов и молекул ~10-8 с.
В результате электронного перехода спин электрона не меняется!

Параметры УФ спектров

Закон Бугера-Ламберта-Бера – основной закон
оптической спектроскопии
D= ε*c*l
D – оптическая плотность;
с – концентрация вещества, моль/л;
l – длина пути света, см;
ε– коэффициент экстинкции (поглощения), л/моль*см; не зависит от c и l.

Спектроскопия УФ- и видимого диапазона
Каждый
Охотник
Желает
Знать
Где
Сидит
Фазан

Спектроскопия УФ- и видимого диапазона
Цвет объекта
Аддитивное смешение цветов
Субтрактивное смешение цветов

Аддитивное смешение цветов - метод синтеза цвета, основанный на сложении цветов непосредственно излучающих объектов. RGB-
система

Субтрактивный синтез цвета - получение цвета путём вычитания из спектрально-равномерного белого света отдельных спектральных составляющих. CMYK – система (CMYK: Cyan, Magenta, Yellow, Key color)

Спектроскопия УФ- и видимого диапазона
Примерные границы основных цветов спектра
Цвет объекта

Энергия переходов

Спектроскопия УФ- и видимого диапазона
Электронная спектроскопия многоатомных молекул.
АО → МО (ВЗМО, НВМО)

Спектроскопия УФ- и видимого диапазона
Общая картина переходов

Задача
Обосновать изменение окраски в ряду газообразных молекулярных галогенов:
F2 - светло-желтый, Сl2 – желто-зеленый, Br2 – красный, I2- фиолетовый.

Спектроскопия УФ- и видимого диапазона
Общая картина переходов

Спектроскопия УФ- и видимого диапазона
Растворители

230 237 238 244 λ, нм
305 312 315 326 327 λ, нм
гексан
диэтиловый эфир
этанол
метанол
вода
Гипсохромный сдвиг полосы n -> π* при увеличении полярности растворителя
Батохромный сдвиг полосы π -> π* при увеличении полярности растворителя
Спектроскопия УФ- и видимого диапазона
Правило Мак-Конела

Принцип работы спектрофотометра

Азосоединения_красители_индикаторы_метилоранж
C14H14N3NaO3S
327,33 г/моль