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interpret-uv-vis-spectrum

pjt222
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À propos

Cette compétence analyse les spectres UV-Vis pour identifier les chromophores et classer les transitions électroniques, en appliquant les règles de Woodward-Fieser pour les systèmes conjugués. Elle effectue également une analyse quantitative de concentration en utilisant la loi de Beer-Lambert. Utilisez-la pour confirmer des caractéristiques structurales comme les noyaux aromatiques ou pour suivre la cinétique de réaction via les variations d'absorbance.

Installation rapide

Claude Code

Recommandé
Principal
npx skills add pjt222/agent-almanac -a claude-code
Commande PluginAlternatif
/plugin add https://github.com/pjt222/agent-almanac
Git CloneAlternatif
git clone https://github.com/pjt222/agent-almanac.git ~/.claude/skills/interpret-uv-vis-spectrum

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Documentation

Interpret UV-Vis Spectrum

Analyze UV-Vis absorption → id chromophores, classify electronic transitions, predict λ-max conjugated sys, apply Beer-Lambert for quant.

Use When

  • ID chromophores + extent of conjugation in organic compound
  • Confirm aromatic rings, conjugated dienes, enones
  • Quant analysis (conc from absorbance)
  • Monitor rxn kinetics via abs changes over time
  • Characterize metal-ligand complexes (d-d + charge-transfer)
  • Solvent effects on electronic transitions (solvatochromism)

In

  • Req: UV-Vis data (λ nm vs abs / molar absorptivity)
  • Req: Solvent
  • Opt: Conc + path length (for Beer-Lambert)
  • Opt: ε at λ-max
  • Opt: Spectra in multi-solvents (solvatochromism)
  • Opt: Structural info from other spectra

Do

Step 1: Verify Instrument Params + Quality

Ensure reliable data before interpret:

  1. λ range: Confirm relevant range. Standard UV-Vis 190-800 nm. Solvent cutoffs:
SolventUV Cutoff (nm)Notes
Water190Excellent UV transparency
Hexane195Non-polar, minimal solvent effects
Methanol205Protic, may cause blue shifts
Acetonitrile190Good general-purpose UV solvent
Dichloromethane230Absorbs below 230 nm
Chloroform245Absorbs below 245 nm
Acetone330Absorbs strongly, poor UV solvent
  1. Absorbance range: Reliable A = 0.1-1.0. <0.1 → noise; >1.0 → stray light non-linear. Flag λ-max outside.
  2. Baseline + blank: Verify solvent blank subtracted. Residual solvent abs / cuvette artifacts → rising baseline at short λ.
  3. Slit width: Narrow → better res, lower S/N. Fine structure expected (vibrational progression) → confirm slit appropriate (typ 1-2 nm).

→ Instrument params documented, solvent cutoff respected, abs in linear range, baseline clean.

If err: A > 1.0 at λ-max → dilute + remeasure. Solvent absorbs in region → re-acquire in more transparent solvent.

Step 2: Locate λ-Max + Band Characteristics

Locate + characterize all abs bands:

  1. Locate λ-max: Per abs max → record λ (nm) + abs (or ε if known).
  2. Band shape: Broad featureless (typical soln-phase) or vibrational fine structure (rigid chromophores, polycyclic aromatics).
  3. Shoulders: Overlapping transitions → note approx λ + int.
  4. Classify by ε:
epsilon (L mol-1 cm-1)Transition TypeExample
< 100Forbidden (n -> pi*)Ketone ~280 nm
100--10,000Weakly allowedAromatic 250--270 nm
10,000--100,000Fully allowed (pi -> pi*)Conjugated diene ~220 nm
> 100,000Charge transferMetal complexes, dyes

→ All abs maxima + shoulders tabulated w/ λ, abs/ε, qualitative shape.

If err: No distinct maxima (monotonic rise) → compound lacks chromophore in range, or conc too low. Increase conc / extend range.

Step 3: Classify Electronic Transitions

Assign each band → transition type:

  1. σ → σ* (<200 nm): Vacuum UV only. Saturated HCs + C-C/C-H. Not typically measured standard.
  2. n → σ* (150-250 nm): Lone pair → σ antibonding. Heteroatoms (O, N, S, halogens). Saturated amines ~190-200; alcohols/ethers ~175-185.
  3. π → π* (200-500 nm): Bonding π → antibonding π*. Strongest abs for organics. Int + λ increase w/ extended conjugation.
  4. n → π* (250-400 nm): Lone pair → π antibonding. Formally forbidden (low ε, 10-100). Characteristic C=O (270-280 simple ketones), N=O, C=S.
  5. Charge-transfer: e- transfer donor↔acceptor, or metal↔ligand. Very intense (ε > 10,000) + broad. Metal complexes + donor-acceptor organics.
  6. d-d (transition metal complexes): Weak broad in visible → crystal/ligand field splitting.

→ Each band assigned → transition type w/ rationale (pos, int, solvent sensitivity).

If err: Band unassignable → consider charge-transfer character / impurity abs. Multiple overlapping → deconvolution.

Step 4: Woodward-Fieser Rules for Conjugated Sys

Predict λ-max for conjugated dienes + enones, compare observed:

  1. Conjugated dienes (Woodward):
ComponentIncrement (nm)
Base value (heteroannular diene)214
Base value (homoannular diene)253
Each additional conjugated C=C+30
Each exocyclic C=C+5
Each alkyl substituent on C=C+5
-OAcyl substituent+0
-OR substituent+6
-SR substituent+30
-Cl, -Br substituent+5
-NR2 substituent+5
  1. α-β unsaturated carbonyls (Woodward-Fieser):
ComponentIncrement (nm)
Base value (alpha-beta unsat. ketone, 6-ring or acyclic)215
Base value (alpha-beta unsat. aldehyde)208
Each additional conjugated C=C+30
Each exocyclic C=C+5
Homoannular diene component+39
Alpha substituent (alkyl)+10
Beta substituent (alkyl)+12
Gamma and higher substituent (alkyl)+18
-OH (alpha)+35
-OH (beta)+30
-OAc (alpha, beta, gamma)+6
-OR (alpha)+35
-OR (beta)+30
-Cl (alpha)+15
-Cl (beta)+12
-Br (beta)+25
-NR2 (beta)+95
  1. Calc predicted λ-max: Sum base + all applicable increments.
  2. Compare observed: ±5 nm → supports proposed chromophore. Deviations > 10 nm → incorrect assignment / strong solvent+steric effects.

→ Predicted λ-max calc + compared observed → supports/refutes proposed chromophore.

If err: Disagreement → re-examine chromophore. Common errs: miscount substituents, overlook exocyclic double bond, wrong base val (homoannular vs heteroannular).

Step 5: Beer-Lambert for Quant

Absorbance → conc / ε characterization:

  1. Equation: A = ε * b * c, A = abs (dimensionless), ε = molar absorptivity (L mol-1 cm-1), b = path length (cm), c = conc (mol L-1).
  2. Determine ε: Conc + b known → calc ε from A at λ-max.
  3. Determine conc: ε known (lit / calibration) → calc c from A.
  4. Linearity: Valid in linear range (A = 0.1-1.0). Higher → deviations (stray light, mol interactions, instrumental).
  5. Solvent effects: Compare polar vs non-polar:
    • Bathochromic (red) shift: λ-max → longer λ. π→π* red-shifts in more polar; n→π* in less polar.
    • Hypsochromic (blue) shift: λ-max → shorter λ. n→π* blue-shifts in more polar/protic (H-bonding stabilizes lone pair ground state).
    • Hyperchromic/hypochromic: Increase / decrease ε w/o λ change.

→ Quant results calc w/ appropriate sig figs, linearity verified, solvent effects documented if multi-solvent avail.

If err: Linearity fails → check sample degradation, aggregation at high conc, fluorescence interference. Dilute + remeasure to confirm.

Check

  • Solvent cutoff respected + abs in linear range (0.1-1.0)
  • All λ-max + shoulders tabulated w/ λ, abs, ε
  • Each band → electronic transition type
  • Woodward-Fieser calc where applicable + compared observed
  • Beer-Lambert applied correctly w/ verified linearity
  • Solvent effects characterized if multi-solvent
  • Chromophore consistent w/ structure from other spectra

Traps

  • Measure > A=1.0: Unreliable due to stray light. Always dilute + remeasure if λ-max abs > 1.0.
  • Ignore solvent cutoff: Interpret abs below cutoff → artifacts, not real.
  • Confuse transition types by intensity: Weak band ~280 could be n→π* carbonyl / forbidden π→π* aromatic. Context + solvent effects distinguish.
  • Misapply Woodward-Fieser: Empirical rules → conjugated dienes + α-β unsat carbonyls only. Not for aromatic sys, isolated chromophores, metal complexes.
  • Neglect impurity abs: Small amount of strongly-absorbing impurity → dominate spectrum. λ-max mismatch expectations → consider impurity.
  • Assume 1 band = 1 transition: Broad bands often multi overlapping transitions. Deconvolution may be needed.

  • interpret-nmr-spectrum — mol connectivity → support chromophore ID
  • interpret-ir-spectrum — func groups contributing to chromophore
  • interpret-mass-spectrum — formula + detect conjugation via frag
  • interpret-raman-spectrum — complementary vibrational → symmetric chromophores
  • plan-spectroscopic-analysis — select + sequence techniques pre-acquisition

Dépôt GitHub

pjt222/agent-almanac
Chemin: i18n/caveman-ultra/skills/interpret-uv-vis-spectrum
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