丁二烯的分子轨道与光谱红移
共轭使 HOMO–LUMO 能隙变小,吸收波长向长波方向移动
丁二烯与乙烯的 π 分子轨道能级对比 展示丁二烯四个 π 分子轨道的能级排布,对比乙烯,说明共轭导致 HOMO-LUMO 能隙减小,吸收波长从 185 nm 红移到 215 nm。 π 分子轨道能级:乙烯 vs 丁二烯 共轭双键越多 · HOMO–LUMO 能隙越小 能量 E ↑ 乙烯 2 个 π 电子 ψ₂* (LUMO) ψ₁ (HOMO) ΔE 大 λ = 185 nm 远紫外 · 无色 1,3-丁二烯 4 个 π 电子 · 共轭 ψ₄* ψ₃* (LUMO) ψ₂ (HOMO) ψ₁ ΔE 小 λ = 215 nm 近紫外 · 仍无色 共轭 → 红移 成键轨道 反键轨道 π 电子 跃迁
核心结论 — 共轭使 π 轨道分裂为更多能级,HOMO–LUMO 能隙变小,吸收波长向长波(红)方向移动。
延伸 — 当共轭双键数 ≥ 8 时,吸收进入可见光区,分子开始呈现互补色(如 β-胡萝卜素显橙色)。
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