Ультрафиолетовую и инфракрасную спектроскопию широко используют при анализе нефтей.
Поглощение энергии в ультрафиолетовой области обусловлено изменениями энергетического состояния внешних электронов. В органических соединениях такое поглощение связано с переходом валентных а- и п-электронов со связывающих орбиталей на соответствующие разрыхляющие, а также с переходами электронов неподеленных пар гетероатомов (п-электронов).
Последовательность энергетических уровней электронов следующая: разрыхляющая а*-орбиталь > разрыхляющая п*-орбиталь > несвязывающая п-орбиталь > связывающая п-орбиталь > связывающая а-орбиталь.
Полосы поглощения в электронном спектре характеризуются длиной волны {%) и интенсивностью поглощения. Интенсивность полос поглощения определяется вероятностью электронного   перехода,   измеряется она обычно величиной  молярного коэффициента    поглощения в максимуме полосы.
В молекулах насыщенных углеводородов возможны только переходы, требующие наибольшей энергии.  Полосы, соответствующие этим  переходам, лежат в дальней  ультрафиолетовой области, поэтому для анализа содержания насыщенных углеводородов требуется сложная аппаратура. Алкены и алкины с изолированными двойными связями имеют полосу поглощения также в области до 190 нм, обусловленную переходом п->п*. Для идентификации же компонентов нефтяных фракций используют спектры поглощения в средней ультрафиолетовой области (К = 190—400 нм).
Сопряжение двойных связей вызывает смещение полос поглощения в длинноволновую сторону с одновременным увеличением их интенсивности. В средней УФ-области поглощают кг арены. Таким образом, УФ-спектроскопию можно использовать, для анализа полиеновых и ароматических структур, остальные углеводороды «прозрачны» в средней ультрафиолетовой области. При анализе продуктов термической переработки нефтяных фракций, в которых возможно присутствие полиенов, иг необходимо предварительно отделить от ароматических углеводородов.
УФ-спектры аренов существенно различаются в зависимости от числа циклов и линейного (типа-антрацена) или нелинейного (типа фенантрена) характера их конденсации. Максимум поглощения моноциклических аренов находится в области 255—275 нм, для бициклических аренов характерна более интенсивная полоса с максимумом 275—290 нм и два близких пика в области 310—330 нм.
Предложены аналогичные уравнения и для расчета содержания в нефтяных фракциях антраценовых, пиреновых, хризеновых (совместно с бензфлуореновыми) углеводородов, а также перилена. Приведенные выше уравнения позволяют рассчитывать содержание бензольных и полициклических углеводородов при их совместном присутствии.
В качестве растворителя при анализе аренов чаще всего применяют изооктан, очищенный на силикагеле.
Благодаря высокой чувствительности УФ-спектроскопия находит применение для определения следов аренов в неароматических продуктах. Наличие во фракции гетероатомных соединений сильно увеличивает поглощение в УФ-спектре и может привести к значительным погрешностям анализа.
В инфракрасной области, в отличие от средней ультрафиолетовой, поглощают все органические соединения. Эта область электромагнитного спектра связана с колебаниями атомов в молекулах. Каждая структурная группа характеризуется своим набором полос поглощения, число, положение и интенсивность которых в большей или меньшей степени зависят от состава остальной части молекулы. Для определения группового состава сложных смесей используют обычно характеристические, т. е. интенсивные полосы, при е > 10 моль/(л-см) практически сохраняющие интенсивность и общий вид независимо от строения остальной части молекулы; положение характеристических полос меняется в небольших пределах — до полуширины полосы.
ИК-спектры можно использовать для определения типа нефтей. Мерой содержания аренов служит площадь (S1) полосы v = 1610 см-1, обусловленной колебаниями связей С = С ароматического кольца, а мерой содержания алканов — площадь (S2) полосы v = 725 см=1, характеризующей колебание связей С—С в длинных цепях. Отношение А = S1/S2 принято за показатель ароматизированности нефтей. Нафтеновые структуры по ИК-спектрам не выявляются. Для метановых нефтей А < 0,35, метано-нафтеновых 0,3 - 0,5, нафтеновых 0,6 < А < 1,2, нафтено-ароматических   1,2 - 3,5.
Применение ИК-спектроскопии для структурно-группового анализа высококипящих (выше 200°С) алкано-циклоалкановых фракций позволяет получать количественные характеристики структурных фрагментов гипотетической средней молекулы. По характеристическим полосам поглощения в области 720— 780 см-1 рассчитывают среднее содержание метиленовых групп в алкильных цепях различной длины (этильных, пропильных радикалах и т. д.). По интегральным интенсивностям полос поглощения 1378 и 1366 см~! можно приблизительно определить содержание изолированных и геминальных (т. е. находящихся при одном углеродном атоме) метильных групп. Однако точность этих определений невелика, так как в расчетах используют усредненные значения коэффициентов погашения для различных углеводородов. По полученным данным можно приблизительно оценить степень разветвленности алифатических цепей.
С использованием коэффициентов погашения исследуемой фракции на аналитических частотах 2926 и 2957 см-1 рассчитывают содержание метиленовых групп в пяти- и шестичленных насыщенных кольцах.
Достаточно широко используют ИК-спектроскопию и для исследования гегероатомных соединений нефти после ее выделения и разделения на узкие фракции. В ИК-спектрах сырых нефтей и их фракций обнаруживаются практически все характеристические полосы поглощения основных функциональных групп. Многокомпонентность состава, внутри- и межмолекулярная структура нефтяных систем обусловливают сложную картину перекрывания и наложения полос поглощения с искажением их формы и интенсивности. Поэтому прямая идентификация и тем более количественное определение функциональных групп но интенсивностям поглощения в ИК-спектрах оказываются невозможными. Однако возможности ИК-спектроскопии расширяются по мере развития методов разделения нефти на однотипные группы компонентов.