紫外與可見光譜術(ultraviolet and visible spectroscopy)

紫外與可見光譜術(ultraviolet and visible spectroscopy)是用來偵測分子的電子躍遷能量(或頻率)的技術，此技術利用紫外與可見光和分子作用所產生的電子躍遷(electronic transition)的原理[分子處於基態時受電磁波擾動(被激發)，使得電子自能量較低(基態)的分子軌域躍遷到另一個能量較高(激發態)的分子軌域]，來記錄分子吸收光之後所呈在電子激發態時的振動模式(vibronic modes)，記錄吸收光的強度對波長(λ)所得的圖，即稱為紫外與可見光譜，可作為鑑定分子之用。一般說來，可見光的波長範圍指的是λ = 400–800 nm(奈米)，紫外(UV)光的波長範圍指的是λ = 200–400 nm(奈米)[註︰也有人將紫外(UV)光進一步細分如下︰λ = 320–400 nm稱為UVA紫外光，λ = 280–320 nm稱為UVB紫外光，λ = 200–280 nm稱為UVC紫外光]。含C=C或C≡C的分子若吸收了紫外光~160 nm常會造成π* ← π電子躍遷，分子的結構也會改變，對於含C=O的分子若吸收了紫外光(~280 nm)常會造成π* ← n電子躍遷。對於含過度元素原子的分子，若吸收了光則可能造成d軌域的電子躍遷，因電子基態和激發態的能階差較小，光的波長常落在可見光的波長範圍。

電子躍遷的過程，除了分子結構會改變之外，也會伴隨著分子振動，所以紫外與可見光譜也包括了電子激發態時的分子振動的訊息。當分子在激發態或基態時，多數振動模式的頻率只有些微差距，但有些振動模式的頻率也有明顯不同，在標定紫外與可見光譜線時，常可參考紅外光譜所測得的分子振動頻率數據。近年來量子化學計算的發展一日千里，可以合理地預測電子激發態時的分子振動頻率，對於紫外與可見光譜線的標定(assignment)有極大的貢獻。常用來預測電子激發態時的分子振動頻率的計算方法為Configuration Interaction Singles (CIS)，到2000年為止密度函數理論(density functional theory)的方法尚無法預測電子激發態時的分子振動頻率，或許再假以時日，更精確的計算方法可被發展出來，使得光譜線的標定會更加容易。

參考資料︰

1.      G. Hersberg, “Molecular Spectra and Molecular Structure III. Electronic Spectra and Electronic Structure of Polyatomic Molecules, van Nostrand Reihold Company Inc., New York, 1966.

背景音樂: [生命交響曲, 貝多芬]
上次網頁修改日期: 2004/07/02