background image

pektroskopia  UV/vis

 

S

Przejścia elektronowe ze stanu podstawowego do stanu 

wzbudzonego

energia :

 10

3

 – 10

2

 kJ/mol

 (310

2

 – 310

1

 kcal/mol)

widmo :

 elektronowo – oscylacyjno – rotacyjnym

zakres długości fali:

 100 – 800 nm,

 

 100 – 200 nm   -   daleki (próżniowy) nadfiolet   -   

100.000 – 50.000 cm

-1

 

 200 – 400 nm   -   bliski nadfiolet

              -     

50.000 – 25.000 cm

-1

 

 400 – 800 nm   -   zakres widzialny 

              -     

25.000 – 12.500 cm

-1

 

max

= 232 nm;   

max 

= 130

background image

STAN 
WZBUDZONY

orbitale 

antywiążące

 orbital 

 orbital *

STAN PODSTAWOWY

 orbital n  - orbital 

niewiążący

orbital 

 orbital 

  *  >   n  *   >     *   >   n  

:

CH

3

H

2

C

::

CH

2

CH

3

OH

..

..

elektrony 

elektrony 

elektrony n

TYPY PRZEJŚĆ 
ELEKTRONOWYCH

orbitale 
wiążące

długość 
fali

energia przejść 
elektronowych

E

N

E

R

G

I

A

background image

KUWET
Y

 l = 
cm

Acetonitryl (190)

 Chloroform (240)

 Cykloheksan 

(195)

 1,4-Dioksan (215)

 

Etanol 95% (205)

 

n-Heksan (201)

 Metanol (205)

 Izooktan (195)

 

Woda (190)

Fosforan trimetylu 

(210) 

ROZPUSZCZALNI
KI

Zakresy 
praktycznej 
przezroczystości 
rozpuszczalnikó
w

Objętość:

   

3 ml 

(standard)
 0,5 ml (pół-
mikro)
 100 (mikro)

STĘZENIE 

ROZTWORU 

10

-5 

10

-3

 mol/l

MATERIAŁ

A, B – kwarc
C – 
polimetakrylan
D – polistyren
E – szkło 
(>320 nm)

Przepuszczalnoś
ć kuwet 
napełnionych 
wodą wzrasta o 
ok. 8 %

ŹRÓDŁO 
PROMIENIOWAN
IA

Lampa wodorowa 
(deuterium lamp)
Lampa 
wolframowa 
(tungsten lamp)

background image

WARTOŚCI  MOLOWEGO 

WSPÓŁCZYNNIKA ABSORPCJI

                  Wielkość  molowego  współczynnika 
absorpcji 

(molar 

absorptivity) 

jest 

proporcjonalna 

do 

prawdopodobieństwa 

przejścia elektronowego:

 = kPa

    (k – stała, a – powierzchnia 

chromoforowa)

Absorpcja o wysokiej intensywności (high-
intensity absorptions)

 Przejścia dozwolone (P  1, Q  0)  -   rzędu 

10

4

 – 10

6

Absorpcja o niskiej intensywności (low-intensity 
absorptions)

 Przejścia wzbronione (P ~ 10

-3

, Q  0)  -   < 

10

3

 

Im bardziej prawdopodobne jest dane przejście 
elektronowe tym większy jest molowy 
współczynnik absorpcji

background image

Chromofor

  (gr.  chroma  phoros  –  „niosący 

kolor”)  –  grupa  (najczęściej  nienasycona) 
odpowiedzialna  za  absorpcję  spowodowaną 
przejściem elektronowym (
 *, n *)

Auksochrom 

(gr.  auxanein  –  „zwiększać”)  – 

podstawnik  (zawierający  elektrony  n),  który 
zwiększa intensywność (efekt hiperchromowy

i/lub  położenie  pasma  absorpcji  (przesunięcie 
batochromowy
) chromofora

CHROMOFORY I 
AUKSOCHROMY


CH

3

background image

Podstawienie lub zmiana rozpuszczalnika mogą 

wywoływać cztery rodzaje efektów  w paśmie 

absorpcji:

Przesunięcie  batochromowe

 

(ang.

 

„red 

shift“) 

 

przesunięcie absorpcji w kierunku niższych energii, 
dłuższych fal

Przesunięcie  hipsochromowe  (ang.  „blue 
shift”)
 –

przesunięcie absorpcji w kierunku wyższych energii, 
krótszych fal

Efekt 

hiperchromowy 

 

 

podwyższenie 

intensywności absorpcji

Efekt 

hipochromowy 

 

 

zmniejszenie 

intensywności absorpcji

background image

OZNACZANIE PASM ABSORPCJI 

CHARAKTERYSTYCZNYCH 

DLA POSZCZEGÓLNYCH 

STRUKTUR ELEKTRONOWYCH

 

(wg. Burawoya i Braude’a)

 

Pasma R

 

(niem. radikalartig)

 –  < 100

 

Przejścia n  *  w pojedynczych grupach 

chromoforowych (C=O, NO

2

); przesunięcie 

hipsochromowe w miarę wzrostu polarności 
rozpuszczalnika

 

Pasma K

 

(niem. konjugierte)

 –  > 10 000

 

Przejścia    *    w  widmach  cząsteczek  o  układach 

sprzężonych:

   w układach dienowych i polienowych  (C=C-C=C)

n

 - nie 

zależą od
       polarności rozpuszczalnika

   pasma K  enonów C=C-C=O ulegają przesunięciu 

batochromowemu, (któremu
      często towarzyszy efekt hiperchromowy
) przy wzroście 
polarności rozp.

Pasma B 

(pasma benzenoidowe)

 –  < 450

 

Charakterystyczne dla widm związków aromatycznych 
(benzen 230-270 nm); 
wykazują charakterystyczną strukturę subtelną
 zanikającą 
w rozp. polarnych

Pasma E

 

(pasma etylenowe)

 –   2000 – 14 000

 

Przejścia  * charakterystyczne dla układów 

benzenoidowych;

    pasmo E

1

 benzenu (180 nm)

    pasmo E

2

 benzenu (200 nm)

podstawniki auksochromowe i sprzężenie -przesunięcie 
batochromowe
 pasm E

background image

Aldehydy  i  ketony  – 

dla  prostych  grup  chromoforowych 

najłatwiejsza  do  zaobserwowania  jest  absorpcja  typu 

n   

*

 przy 

280-290 nm

 

Efekt batochromowy towarzyszy wprowadzeniu 
większych i bardziej rozgałęzionych grup alkilowych

W większości przypadków przejścia n  * są 

zabronione ( = 15)

background image

EFEKT SPRZĘŻENIA W ALKENACH

LUMO

HOM
O

background image

WPŁYW SPRZĘŻENIA NA PRZEJŚCIA 
ELEKTRONOWE

Każde wydłużenie układu sprzężonego przesuwa pasmo 
absorpcji (
 *, n *) w kierunku dłuższych fal 

(batochromowo) o ok. 15-45 nm

background image

cisoid, 
s-cis

transoid, s-
trans

Dieny cykliczne mają z konieczności 

wymuszoną konformację s-cis lub s-trans

background image

Empiryczne reguły addytywności dla dienów 
(przejścia 



 

*, K) 

background image

Na położenie i intensywność pasma  (K) enonów ma wpływ (i) 

podstawienie przy wiązaniu nienasyconym, (ii) wydłużenie układu 

sprzężonego i (iii)  rozpuszczalnik

C C C O

C C C O

C C

REGUŁY ADDYTYWNOŚCI DLA ENONÓW

 (wg. 

Fiesera)

background image

POPRAWKI NA 

ROZPUSZCZALNIK

 pasmo K 

enonów 

Rozpuszczal

nik

heksan

CHCl

3

H

2

O

(

K

)

230 (12 

600)

238

243 (10 

000)

+13

n(

R

)

329 (41)

314

305 (60)

-24

C C

C

O

H

H

3

C

H

3

C

CH

3

tlenek mezytylu

przesunięcie batochromowe 
„red shift”

przesunięcie hipsochromowe 
„blue shift”

 Stan wzbudzony enonu 

dla przejść * jest 

bardziej polarny od stanu 
podstawowego

 Stan wzbudzony enonu 

dla przejść n* jest 

mniej polarny niż stan 
podstawowy 

Pasmo K

Przeniesienie etylenowego 

elektronu  do orbitali 

grupy karbonylowej (charge 

transfer)

background image

C C C O

C C

OH (OR)

Reguły addytywności nienasyconych kwasów 

karboksylowych i ich estrów (przejścia 



 

*) 

(Nielson)

background image

CHROMOFOR BENZENOWY

Benzen daje trzy pasma absorpcji w wyniku 
przejść 
*: 
ok. 184 nm (

max

 = 60 000) – przejście 

dozwolone

      ok. 200 nm (

max

 = 7 900)     

ok. 256 nm (

max

 = 200)  

(charaktryzuje się strukturą 

subtelną)

Oznaczenie pasm 
benzenowych

Pasmo 

B

 (pasmo benzoidowe); Pasma 

E 

(pasma 

etylenowe, E

1 

E

2

) –

W wielopierścieniowych związkach aromatycznych 

pasmo E

2

 ma strukturę subtelną

background image

Wielopierścieniowe związki aromatyczne 

(ACENY i FENENY)

background image

Reguły obliczania położenia pasm absorpcji 

(primary absorption band) 

POCHODNYCH BENZOILOWYCH

background image

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

Widmo 

pirydyny 

jest 

podobne 

do 

widma 

benzenu. 

Pasmo 

B

 

pirydyny

 

jest 

bardziej 

intensywne 
(asymetryczna 
cząsteczka)  i  ma  mniej 
wyraźną 

strukturę 

subtelną niż benzen. 

ZWIĄZKI 
HETEROCYKLICZNE

 

background image

ZAKRES DALEKIEGO 

NADFIOLETU

 

< 200 nm

   *, n   * - pojedyncze wiązania C-C, 

C-O, C-Cl

   * -  izolowane C=C, CC, CN

Grupa funkcyjna

max 

 nm

Alkany

< 150

Alkeny

175

Alkiny

170

Nitryle

160

Etery

180

Alkohole

175-200

Chlorki alkilu

170

Brak absorpcji w zakresie bliskiego nadfioletu 

wskazuje na obecność tego rodzaju związków

DLA JAKOŚCIOWEJ INTERPRETACJI WIDM UV 
PRAKTYCZNĄ WARTOŚĆ MA ABSORPCJA 
WYSTĘPUJĄCA  

> 210 nm

background image

ZAKRES BLISKIEGO 

NADFIOLETU

 

200 – 400 nm

 n  * - pojedyncze C-N:, C-S, C-Br, C-I 

 n  * - izolowane C=X:, N=N:, N=O

   * - izolowane N=O, sprzężone C=C-C=X (X = O, 

N), C=C-CC

Grupa funkcyjna

max 

,  nm

Bromki, jodki 

alkilu

205, 250

Aminy I-rz.

190; 220

Tiole

210

Kwasy 

karboksylowe

210

Estry

205

Amidy I-rz.

210

Aldehydy

190, 290

Ketony

180, 280

nitrozwiązki

201, 274

Azotany

271

Azo-związki

340

Absorpcja 

końcowa 

180 - 

210 nm

Grupa funkcyjna

max 

,  nm

Dieny, Diyny

> 210

Enony

> 210, 

>310

Areny

> 210, 

>250

daleki 

nadfiol

et

bliski 
nadfiol
et

150             200             250    
nm 

background image

Widzimy kolor uzupełniający do koloru 
absorbowanego

 

Oko ludzkie

 zmienia 

fotony światła na 
impulsy nerwowe 
transformowane do 
mózgu

Związki zawierające serię skoniugowanych grup 
chromoforowych są dla oka ludzkiego barwne, jeżeli 
absorbują światło o długości fali  

> 400 nm

Komórki fotoreceptorowe w 
siatkówce oka :

   czopki

  (ok. 3 mln) – rozróżnianie 

barwy
   

pręciki

 (ok. 1 mld) –widzenie 

czarno–białe
   (dolny próg detekcji - ok. 100 
fotonów światła)
 

background image

odsłonięte –

hydroliza

chronio
ne

 

 

MECHANIZM WIDZENIA 
(pręciki)

C

O

H

+    H

2

N

..

opsyna

 H

2

O

C

NH

H

opsyna

+

wiązanie iminowe

- protonowane 

RODOPSYNA

 

czerwono-purpurowy 

pigment 

(

max

  500 nm)

(zasada 
Shiffa)

11-
cis

11-
trans

RETINAL

Hydroliza zmienia jonową przepuszczalność komórek 

fotoreceptorowych (impuls elektryczny) 

background image

Związek barwny zawiera 

nie mniej niż cztery

, a 

zazwyczaj pięć lub więcej skoniugowanych grup 

chromoforowych

 

Jedynymi wyjątkami są

:

związki 

diazowe

: ( -N

2

) i 

 

azowe

: (-N=N-) 

nitrozowe

:  (-N=O) 

glioksal,  -diketony, jodoform (CHI

3

)

C N N:

C N N:

..

C N N:

..

                    CH

2

N

2

 - diazometan 

                                

gaz barwy żółtej

                  

  n     *      

max

 = 410 nm (3)

C

C

2

H

5

O

O

CH N N:

N

2

CHCOOC

2

H

5

 - diazooctan etylu

max

 = 249 nm (10 050)

max

 = 378 nm (16)

CH

3

CH

2

CH

2

CH

2

N O:

.. ..

nitrozobutan- nieb.

max = 

300 nm (100)

max

 = 665 nm (20)

background image

OH

-

H

+

ok

525 

nm

 

ok

450 

nm

 

OH

-

H

+

INDYKATORY KWASOWO-
ZASADOWE 

Oranż 
metylowy

 

Fenoloftal

eina

E

2

 -  

max 

= 228 nm 

(28 600)

B -   

max

 = 275 nm   

(4 700)

 

max

 = 

587 nm

(32 500)

E

2, 

B 

p
H

OH

-

H

+

background image

WYZNACZANIE STAŁYCH 
pK

a

 

Widmo formy niezjonizownej (kwasu lub zasady) musi 

różnić się od widma formy zjonizowanej 

A

 - absorbancja formy 

całkowicie
        zjonizowanej
A

2

 – absorbancja formy 

niezjonizowanej

A = (A

1

 + A

2

) – absorbancja 

obserwowana 
       przy danym pH 

Punkt izobestyczny

 – punkt równowagowy, w którym 

przecinają się krzywe absorpcji o różnym pH 
roztworu 

punkt 

izobesty

czny

 

analitycz
na
długość 
fali

 


Document Outline