第十章紫外-可見(jiàn)分光光度法

1、2022-4-11第十章第十章 紫外可見(jiàn)分光光度法紫外可見(jiàn)分光光度法一、光的波粒二象性一、光的波粒二象性二、電磁波譜二、電磁波譜三、物質(zhì)對(duì)光的吸收三、物質(zhì)對(duì)光的吸收四、電子躍遷類型四、電子躍遷類型五、常用概念五、常用概念六、吸收帶與結(jié)構(gòu)關(guān)系六、吸收帶與結(jié)構(gòu)關(guān)系第一節(jié)第一節(jié) 基本原理基本原理2022-4-11分光光度法：是基于被測(cè)物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收而分光光度法：是基于被測(cè)物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收而建立的分析方法。建立的分析方法。應(yīng)用對(duì)象：應(yīng)用對(duì)象：一般是能吸收一般是能吸收UV-ViS的分子或某些特定的分子或某些特定離子離子本章重點(diǎn)：本章重點(diǎn)：（1）光的波粒二象性）光的波粒二象性（2）紫外可見(jiàn)光度法

2、基本原理）紫外可見(jiàn)光度法基本原理（3）定性定量方法）定性定量方法 2022-4-11一、光的波粒二象性一、光的波粒二象性波動(dòng)性波動(dòng)性粒子性粒子性 E 光的折射光的折射光的衍射光的衍射光的偏振光的偏振光的干涉光的干涉光電效應(yīng)光電效應(yīng)hchEE：光子的能量（：光子的能量（J, 焦耳）焦耳） ：光子的頻率（：光子的頻率（Hz, 赫茲）赫茲） ：光子的波長(zhǎng)（：光子的波長(zhǎng)（cm）c：光速（：光速（2.9979 1010 cm.s-1）h：Plank常數(shù)（常數(shù)（6.6256 10-34 J.s ）2022-4-11二、電磁波譜二、電磁波譜 射射線線x射射線線紫紫外外光光紅紅外外光光微微波波無(wú)無(wú)線線電電波波

3、10-2 nm 10 nm 102 nm 104 nm 0.1 cm 10cm 103 cm 105 cm可可 見(jiàn)見(jiàn) 光光紫外可見(jiàn)光區(qū)為紫外可見(jiàn)光區(qū)為200800nm,其中紫外其中紫外200400nm、可見(jiàn)可見(jiàn)400800nm,在此區(qū)域是分子產(chǎn)生的吸收在此區(qū)域是分子產(chǎn)生的吸收2022-4-11三、三、物質(zhì)對(duì)光的吸收物質(zhì)對(duì)光的吸收1、物質(zhì)顏色與光的關(guān)系、物質(zhì)顏色與光的關(guān)系完全吸收完全吸收完全透過(guò)完全透過(guò)吸收黃色光吸收黃色光光譜示意光譜示意表觀現(xiàn)象示意表觀現(xiàn)象示意復(fù)合光復(fù)合光吸收池吸收池黑色黑色無(wú)色透明無(wú)色透明互補(bǔ)色藍(lán)色互補(bǔ)色藍(lán)色2022-4-112、吸收原理與光的關(guān)系、吸收原理與光的關(guān)系光作用于

4、物質(zhì)時(shí)，物質(zhì)吸收了相應(yīng)波長(zhǎng)的光，而顯示出特征光作用于物質(zhì)時(shí)，物質(zhì)吸收了相應(yīng)波長(zhǎng)的光，而顯示出特征的顏色，的顏色，物質(zhì)對(duì)光的吸收是由于物質(zhì)對(duì)光的吸收是由于分子中的價(jià)電子分子中的價(jià)電子在不同的分在不同的分子軌道之間躍遷而產(chǎn)生的，吸收具有選擇性（量子化）子軌道之間躍遷而產(chǎn)生的，吸收具有選擇性（量子化）hchEEE02S2S1S0S3E2E0E1E3h 2022-4-11物質(zhì)的電子結(jié)構(gòu)不同，吸收光的波長(zhǎng)也不同，這就構(gòu)成了物質(zhì)的電子結(jié)構(gòu)不同，吸收光的波長(zhǎng)也不同，這就構(gòu)成了物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收。原子吸收得到是銳線光譜、分子物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收。原子吸收得到是銳線光譜、分子吸收得到是帶狀光譜吸收得到是帶狀光

5、譜例：例：A 物質(zhì)物質(zhì)B 物質(zhì)物質(zhì)evEE5 . 201EhcA191034106 . 1)(5 . 21031062. 6ev)(10774. 45cmnm4 .477evEE0 . 201EhcBnm6 .620同理，得：同理，得：1 ev = 1.6 10-19 J. 2022-4-113.3. 分子吸收光譜產(chǎn)生類型分子吸收光譜產(chǎn)生類型電電子子能能級(jí)級(jí)躍躍遷遷振振動(dòng)動(dòng)能能級(jí)級(jí)躍躍遷遷2022-4-114、紫外可見(jiàn)吸收光譜（曲線）意義、紫外可見(jiàn)吸收光譜（曲線）意義以波長(zhǎng)（以波長(zhǎng)（ ）為橫坐標(biāo)，吸光度（物質(zhì)對(duì)光吸收程度）為橫坐標(biāo)，吸光度（物質(zhì)對(duì)光吸收程度,用用A表表示示）為縱坐標(biāo)所繪制的曲線

6、，即為吸收光譜。）為縱坐標(biāo)所繪制的曲線，即為吸收光譜。2022-4-111)1)同一種物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)光的吸光度不同。吸光度同一種物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)光的吸光度不同。吸光度最大處對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)稱為最佳吸收波長(zhǎng)最大處對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)稱為最佳吸收波長(zhǎng)maxmax2)2)不同濃度的同一種物質(zhì)，其吸收曲線形狀相似不同濃度的同一種物質(zhì)，其吸收曲線形狀相似（如右圖），且（如右圖），且maxmax值不變。而對(duì)于不同值不變。而對(duì)于不同物質(zhì)，它們的吸收曲物質(zhì)，它們的吸收曲線形狀和線形狀和maxmax都不同都不同2022-4-113)吸收曲線的形狀、吸收曲線的形狀、max及吸收強(qiáng)度及吸收強(qiáng)度(表示表示) )等與等與分子的結(jié)構(gòu)密切相

7、關(guān)。分子的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。4)4)不同濃度的同一種物質(zhì)，在某一波長(zhǎng)下吸光度有不同濃度的同一種物質(zhì)，在某一波長(zhǎng)下吸光度有差異，在差異，在maxmax處吸光度處吸光度A A 的差異最大。此特性可作的差異最大。此特性可作為物質(zhì)定量分析的依據(jù)。為物質(zhì)定量分析的依據(jù)。5)5)在在maxmax處吸光度隨濃度變化的幅度最大，所以測(cè)處吸光度隨濃度變化的幅度最大，所以測(cè)定最靈敏。吸收曲線是定量分析中選擇入射光波長(zhǎng)定最靈敏。吸收曲線是定量分析中選擇入射光波長(zhǎng)的重要依據(jù)。的重要依據(jù)。2022-4-11膽甾醇異亞丙基丙酮異亞丙基丙酮6)共軛基團(tuán)相同的不同分子，紫外、可見(jiàn)吸收光譜共軛基團(tuán)相同的不同分子，紫外、可見(jiàn)吸收光譜

8、相似。相似。O=CC =C兩分子具有相同兩分子具有相同的共軛基團(tuán)的共軛基團(tuán)2022-4-111 1、有機(jī)化合物價(jià)電子類型、有機(jī)化合物價(jià)電子類型 有機(jī)化合物中存在三種價(jià)電子：有機(jī)化合物中存在三種價(jià)電子：電子、電子、電子、電子、n n電子它電子它們對(duì)應(yīng)有們對(duì)應(yīng)有、* *、 、 *及及n軌道軌道。如甲醛分子。如甲醛分子分子軌道理論分子軌道理論：成鍵軌道成鍵軌道反鍵軌道反鍵軌道當(dāng)外層價(jià)電子吸收紫外或可見(jiàn)輻射后，就從基態(tài)向激發(fā)態(tài)當(dāng)外層價(jià)電子吸收紫外或可見(jiàn)輻射后，就從基態(tài)向激發(fā)態(tài)( (反鍵軌道反鍵軌道) )躍遷。主要有四種躍遷，所需能量躍遷。主要有四種躍遷，所需能量大小順序大小順序?yàn)椋簽椋簄nnn COH

9、np ps sH四、電子躍遷類型四、電子躍遷類型2022-4-112 2、電子躍遷類型、電子躍遷類型（1 1）躍遷躍遷 所需能量最大；所需能量最大；電子只有吸收遠(yuǎn)紫外光的能量才能發(fā)電子只有吸收遠(yuǎn)紫外光的能量才能發(fā)生躍遷；飽和烷烴的分子吸收光譜屬于該類躍遷，出現(xiàn)在遠(yuǎn)生躍遷；飽和烷烴的分子吸收光譜屬于該類躍遷，出現(xiàn)在遠(yuǎn)紫外區(qū)；吸收波長(zhǎng)紫外區(qū)；吸收波長(zhǎng)200 nm200 nm200 nm。吸收強(qiáng)度較弱，通。吸收強(qiáng)度較弱，通常檢測(cè)不到。常檢測(cè)不到。例：丙酮羰基產(chǎn)生該類躍遷，其例：丙酮羰基產(chǎn)生該類躍遷，其maxmax為為279nm279nm為為10-3010-30 2022-4-11（3 3）n躍遷躍遷

10、 所需能量較大。吸收波長(zhǎng)多為所需能量較大。吸收波長(zhǎng)多為150150250250nmnm，大部分在遠(yuǎn)大部分在遠(yuǎn)紫外區(qū)，而在近紫外區(qū)的仍不易觀察到。含非鍵電子的飽和紫外區(qū)，而在近紫外區(qū)的仍不易觀察到。含非鍵電子的飽和烴衍生物烴衍生物( (含含N、O、S和鹵素等雜原子和鹵素等雜原子) )均呈現(xiàn)均呈現(xiàn)nn* * 躍遷。躍遷。如下表所示如下表所示600215CH3NH2365258CH3I200173CH3CL150184CH3OH1480167H2Omaxmax（nm）化合物2022-4-11（4 4）躍遷（最重要的躍遷）躍遷（最重要的躍遷） 所需能量較小，吸收波長(zhǎng)處于遠(yuǎn)紫外區(qū)的近紫外端或近紫外所需能

11、量較小，吸收波長(zhǎng)處于遠(yuǎn)紫外區(qū)的近紫外端或近紫外區(qū)，區(qū)，maxmax在在10104 4LmolLmol1 1cmcm1 1以上，屬于強(qiáng)吸收。以上，屬于強(qiáng)吸收。 1)1)不飽和烴不飽和烴* *躍遷，乙烯躍遷，乙烯* *躍遷的躍遷的maxmax為為16165nm5nm，maxmax為為1 110104 4 LmolLmol-1-1cmcm1 1, ,強(qiáng)吸收。強(qiáng)吸收。2)2)共軛烯烴中的共軛烯烴中的 p p p p* 波長(zhǎng)增加波長(zhǎng)增加,強(qiáng)度增大強(qiáng)度增大 p p (HOMO LVMO) max 165nm 217nm p p p p p p p 2022-4-11共軛烯烴中共軛烯烴中p p p p*躍遷

12、所需能量降低，因此，對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)增大躍遷所需能量降低，因此，對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)增大，同時(shí)也屬于強(qiáng)吸收帶，同時(shí)也屬于強(qiáng)吸收帶如如 max=217 nm， max 為為21000 紫外光譜電子躍遷類型紫外光譜電子躍遷類型 ： n*躍遷躍遷 *躍遷躍遷 飽和化合物無(wú)紫外吸收飽和化合物無(wú)紫外吸收 電子躍遷類型與分子結(jié)構(gòu)及存在基團(tuán)有密切聯(lián)系電子躍遷類型與分子結(jié)構(gòu)及存在基團(tuán)有密切聯(lián)系 根據(jù)分子結(jié)構(gòu)根據(jù)分子結(jié)構(gòu)推測(cè)可能產(chǎn)生的電子躍遷類型；推測(cè)可能產(chǎn)生的電子躍遷類型； 根據(jù)吸收帶波長(zhǎng)和電子躍遷類型根據(jù)吸收帶波長(zhǎng)和電子躍遷類型 推測(cè)分子中可能存在的基團(tuán)（分子結(jié)構(gòu)鑒定）推測(cè)分子中可能存在的基團(tuán)（分子結(jié)構(gòu)鑒定）2022-4-11

13、2.2.無(wú)機(jī)物吸收光譜與電子躍遷無(wú)機(jī)物吸收光譜與電子躍遷( (自學(xué)自學(xué)) ) （1） 電荷轉(zhuǎn)移吸收光譜電荷轉(zhuǎn)移吸收光譜 )1()1(bnhbnLMLM 無(wú)機(jī)絡(luò)合物無(wú)機(jī)絡(luò)合物例：例：SCNFeSCNFeh23 max=490nm,max104，定量測(cè)定靈敏度高定量測(cè)定靈敏度高。電子受體電子受體電子電子給予體給予體2022-4-11（2 2） 配位場(chǎng)躍遷吸收配位場(chǎng)躍遷吸收在配體的配位場(chǎng)作用下，過(guò)渡元素在配體的配位場(chǎng)作用下，過(guò)渡元素5 5個(gè)能量相等的個(gè)能量相等的d d 軌道和鑭系、錒系元素軌道和鑭系、錒系元素7 7個(gè)能量相等的個(gè)能量相等的f f 軌道分軌道分裂成幾組能量不等的裂成幾組能量不等的d d

14、 軌道及軌道及f f 軌道，吸收輻射軌道，吸收輻射后，低能態(tài)的后，低能態(tài)的d d 或或f f 電子分別躍遷至高能態(tài)的電子分別躍遷至高能態(tài)的d d 或或f f 軌道，即產(chǎn)生了軌道，即產(chǎn)生了d d一一d d 和和 f f 一一f f 躍遷。躍遷。2022-4-11xydyzdxzd2zd22yxd xydxzdyzd2zd22yxd 八面體場(chǎng)八面體場(chǎng)E配位場(chǎng)躍遷屬禁戒躍遷，吸收強(qiáng)度弱，配位場(chǎng)躍遷屬禁戒躍遷，吸收強(qiáng)度弱，max 102，不不適合用于定量分析，但可用于研究配合物的結(jié)構(gòu)及適合用于定量分析，但可用于研究配合物的結(jié)構(gòu)及無(wú)機(jī)配合鍵理論等。無(wú)機(jī)配合鍵理論等。藍(lán)藍(lán)色色 263)NH(Cu2022-

15、4-11五、常用概念和術(shù)語(yǔ)五、常用概念和術(shù)語(yǔ)1、吸收峰：吸收曲線上吸光度最大的地方，其位、吸收峰：吸收曲線上吸光度最大的地方，其位置用對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)為置用對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)為 max表示表示 2、生色團(tuán)：有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)中含有、生色團(tuán)：有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)中含有和和n躍遷的基團(tuán)，能在紫外可見(jiàn)光范圍內(nèi)產(chǎn)生吸躍遷的基團(tuán)，能在紫外可見(jiàn)光范圍內(nèi)產(chǎn)生吸收的基團(tuán)稱為生色團(tuán)。收的基團(tuán)稱為生色團(tuán)。2022-4-113 3、助色團(tuán)：、助色團(tuán)：含有非鍵電子的雜原子飽和基團(tuán)，當(dāng)它含有非鍵電子的雜原子飽和基團(tuán)，當(dāng)它們與生色團(tuán)相連時(shí)，們與生色團(tuán)相連時(shí)，能使生色團(tuán)吸收峰向長(zhǎng)波方向能使生色團(tuán)吸收峰向長(zhǎng)波方向位移并增強(qiáng)其強(qiáng)度的官能團(tuán)。如

16、位移并增強(qiáng)其強(qiáng)度的官能團(tuán)。如OH、NH2、SH及鹵族元素及鹵族元素4、紅移和藍(lán)移：、紅移和藍(lán)移：max向長(zhǎng)波方向移動(dòng)稱為紅移，向向長(zhǎng)波方向移動(dòng)稱為紅移，向短波方向移動(dòng)稱為藍(lán)移短波方向移動(dòng)稱為藍(lán)移 (或紫移或紫移)。5、增色和減色：吸收強(qiáng)度即摩爾吸光系數(shù)、增色和減色：吸收強(qiáng)度即摩爾吸光系數(shù)增大或增大或減小的現(xiàn)象分別稱為增色效應(yīng)或減色效應(yīng)。減小的現(xiàn)象分別稱為增色效應(yīng)或減色效應(yīng)。2022-4-112022-4-115 5、強(qiáng)帶和弱帶：在紫外可見(jiàn)光區(qū)內(nèi)，凡是、強(qiáng)帶和弱帶：在紫外可見(jiàn)光區(qū)內(nèi)，凡是max 值值大于大于104的吸收峰為強(qiáng)帶；小于的吸收峰為強(qiáng)帶；小于102的吸收峰為弱帶的吸收峰為弱帶A:吸收峰

17、吸收峰max=103 B: 吸收峰吸收峰max=105 A 2022-4-11六、吸收帶與分子結(jié)構(gòu)關(guān)系六、吸收帶與分子結(jié)構(gòu)關(guān)系 電子躍遷類型與分子結(jié)構(gòu)及其存在的基團(tuán)有密切電子躍遷類型與分子結(jié)構(gòu)及其存在的基團(tuán)有密切的聯(lián)系，因此，可以根據(jù)分子結(jié)構(gòu)來(lái)預(yù)測(cè)可能產(chǎn)生的聯(lián)系，因此，可以根據(jù)分子結(jié)構(gòu)來(lái)預(yù)測(cè)可能產(chǎn)生的電子躍遷，或者根據(jù)吸收譜帶來(lái)推測(cè)分子的結(jié)構(gòu)。的電子躍遷，或者根據(jù)吸收譜帶來(lái)推測(cè)分子的結(jié)構(gòu)。 例如：飽和烴只有例如：飽和烴只有躍遷；烯烴躍遷；烯烴有有躍遷躍遷也有也有躍遷；醛、酮同時(shí)存在躍遷；醛、酮同時(shí)存在、 n 、n 、四種四種躍遷而產(chǎn)生相躍遷而產(chǎn)生相應(yīng)吸收帶。應(yīng)吸收帶。2022-4-111、R

18、R 吸收帶吸收帶（特殊基團(tuán)帶）：由（特殊基團(tuán)帶）：由n 電子躍遷電子躍遷而產(chǎn)生的吸收帶，是雜原子不飽和基團(tuán)這類生色團(tuán)而產(chǎn)生的吸收帶，是雜原子不飽和基團(tuán)這類生色團(tuán)的特征。處于的特征。處于300nm，是弱吸收，有時(shí)被掩蓋。，是弱吸收，有時(shí)被掩蓋。2、K 吸收帶吸收帶（共軛作用）（共軛作用）:由于非環(huán)狀共軛雙鍵中由于非環(huán)狀共軛雙鍵中的的躍遷而產(chǎn)生的吸收帶。該吸收帶屬于強(qiáng)吸躍遷而產(chǎn)生的吸收帶。該吸收帶屬于強(qiáng)吸收帶。收帶。3、B吸收帶吸收帶（芳香族特征帶）：由于苯分子的振動(dòng)（芳香族特征帶）：由于苯分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷產(chǎn)生的吸收帶和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷產(chǎn)生的吸收帶2022-4-11在在230nm270nm出現(xiàn)

19、，屬于較弱的吸收帶，在蒸出現(xiàn)，屬于較弱的吸收帶，在蒸汽時(shí)出現(xiàn)精細(xì)結(jié)構(gòu)（很多小鋸齒峰），在極性溶液汽時(shí)出現(xiàn)精細(xì)結(jié)構(gòu)（很多小鋸齒峰），在極性溶液中精細(xì)結(jié)構(gòu)消失，出現(xiàn)寬峰。中精細(xì)結(jié)構(gòu)消失，出現(xiàn)寬峰。 4、E吸收帶吸收帶（芳香族特征帶）：由苯環(huán)中環(huán)狀共（芳香族特征帶）：由苯環(huán)中環(huán)狀共軛系統(tǒng)的軛系統(tǒng)的躍遷而產(chǎn)生的吸收帶，該吸收帶特躍遷而產(chǎn)生的吸收帶，該吸收帶特點(diǎn)是產(chǎn)生兩個(gè)緊相鄰的點(diǎn)是產(chǎn)生兩個(gè)緊相鄰的E吸收帶。吸收帶。 E1（在（在180nm處處）、）、E2（在（在200nm處）帶，兩個(gè)吸收帶均屬于強(qiáng)吸處）帶，兩個(gè)吸收帶均屬于強(qiáng)吸收帶。收帶。2022-4-11圖1042022-4-11 四、影響吸收光譜的

20、因素四、影響吸收光譜的因素 1、共軛效應(yīng)的影響、共軛效應(yīng)的影響CH2=CH2 171 nm 10000CH2=CH-CH=CH2 217 nm 21000CH2=CH-CH=CH-CH=CH2 258 nm 34000化合物化合物 max (nm) max 電子共軛體系增大，電子共軛體系增大， 紅移，紅移， 增大。增大。p pmax max 2022-4-11空間阻礙使共軛體系破壞，空間阻礙使共軛體系破壞，max藍(lán)移藍(lán)移， max 減小。減小。R=R=Hmax =294 nm, max=27600 R=H, R=CH3, max =272 nm, max=21000 C CRR2022-4-1

21、12 2、取代基的影響、取代基的影響CCHHHH取代基取代基 -SR -NR2 -OR -Cl -CH3紅移距離紅移距離( (nm) ) 45 40 30 5 5助色團(tuán)取代，助色團(tuán)取代， *躍遷吸收帶躍遷吸收帶發(fā)生紅移。發(fā)生紅移。2022-4-113 3、溶劑的影響、溶劑的影響NCNNCNH H氣態(tài)氣態(tài)溶劑：環(huán)己烷溶劑：環(huán)己烷溶劑：水溶劑：水對(duì)稱四嗪在蒸氣態(tài)、環(huán)己烷和水中的吸收光譜對(duì)稱四嗪在蒸氣態(tài)、環(huán)己烷和水中的吸收光譜1) 對(duì)吸收譜帶精細(xì)結(jié)構(gòu)影響對(duì)吸收譜帶精細(xì)結(jié)構(gòu)影響2022-4-11無(wú)溶劑效應(yīng)無(wú)溶劑效應(yīng)極性溶劑效應(yīng)極性溶劑效應(yīng)*nn*能量能量2) 對(duì)對(duì)*躍遷和躍遷和n*躍遷躍遷影響影響溶劑

22、極性增加，溶劑極性增加， * 躍遷吸收帶紅移，躍遷吸收帶紅移， n*躍遷吸收帶藍(lán)移。躍遷吸收帶藍(lán)移。2022-4-11*和和n*躍遷的溶劑效躍遷的溶劑效應(yīng)應(yīng)溶劑溶劑 正己烷正己烷 CHCl3 CH3OH H2O *max/nm 230 238 237 243n*max/nm 329 315 309 305報(bào)告某物的紫外、可見(jiàn)吸收光譜時(shí)，需注明報(bào)告某物的紫外、可見(jiàn)吸收光譜時(shí)，需注明所使用的溶劑。所使用的溶劑。CH3COCHCCH3CH32022-4-113)3) 溶劑的選擇溶劑的選擇a. 溶劑應(yīng)能很好地溶解被測(cè)試樣，溶劑對(duì)溶劑應(yīng)能很好地溶解被測(cè)試樣，溶劑對(duì)溶質(zhì)應(yīng)是惰性的。溶質(zhì)應(yīng)是惰性的。b. 在

23、溶解度允許的范圍內(nèi)，盡量選擇極性在溶解度允許的范圍內(nèi)，盡量選擇極性較小的溶劑。較小的溶劑。c. 溶劑在樣品的吸收光譜區(qū)應(yīng)無(wú)明顯吸收溶劑在樣品的吸收光譜區(qū)應(yīng)無(wú)明顯吸收2022-4-11第十章第十章 紫外可見(jiàn)分光光度法紫外可見(jiàn)分光光度法一、朗伯一、朗伯- -比爾定律比爾定律二、偏離吸收定律因素二、偏離吸收定律因素第二節(jié)第二節(jié) 吸收定律吸收定律2022-4-11一、朗伯一、朗伯-比爾定律比爾定律1、透光率、透光率 （透射比、透射率）（透射比、透射率）透光率定義透光率定義0IITtT 取值為取值為0.0 % 100.0 %T = 0.0 %T = 100.0 %入射光入射光 I0透射光透射光 It20

24、22-4-112、Lambert Beer Law當(dāng)一定波長(zhǎng)當(dāng)一定波長(zhǎng)單色光單色光通過(guò)某物質(zhì)溶液時(shí)，入射光強(qiáng)度通過(guò)某物質(zhì)溶液時(shí)，入射光強(qiáng)度I0與透射光強(qiáng)度與透射光強(qiáng)度It之比的對(duì)數(shù)與該物質(zhì)的濃度及液層之比的對(duì)數(shù)與該物質(zhì)的濃度及液層厚度成正比。此時(shí)物質(zhì)對(duì)光吸收的程度（吸光度，厚度成正比。此時(shí)物質(zhì)對(duì)光吸收的程度（吸光度，用用A表示）數(shù)學(xué)表達(dá)式為表示）數(shù)學(xué)表達(dá)式為入射光入射光 I0透射光透射光 Itc: 溶液濃度溶液濃度l: 液層厚度液層厚度E: 吸光系數(shù)吸光系數(shù)llCETAlg2022-4-113、吸光度與透光率關(guān)系、吸光度與透光率關(guān)系 透光率透光率 吸光度吸光度1.0 0.5 ACA100 50

25、 T %TT = 0.0 %A = T = 100.0 %A = 0.0A = 0.4343T = 36.8 %lCETAlglCEAT10102022-4-114、吸光系數(shù)、吸光系數(shù)E：比例常數(shù)：比例常數(shù) 入射光波長(zhǎng)入射光波長(zhǎng)物質(zhì)的性質(zhì)物質(zhì)的性質(zhì)溫度溫度取值與濃度的單位相關(guān)取值與濃度的單位相關(guān)c：mol / L E 摩爾吸光系數(shù)，摩爾吸光系數(shù)， L mol 1 cm -1 c：g / L E a 質(zhì)量吸光系數(shù)，質(zhì)量吸光系數(shù)， L g 1 cm -1 c：g / 100 mL E 百分比吸光系數(shù)百分比吸光系數(shù) %11cmE溶劑溶劑MaEcm1010%11lCETAlglcAlcaAlcEAcm

26、%112022-4-115、吸光度的加合性、吸光度的加合性二、吸收定律偏離因素二、吸收定律偏離因素標(biāo)準(zhǔn)曲線法測(cè)定未知溶液的濃度時(shí)標(biāo)準(zhǔn)曲線法測(cè)定未知溶液的濃度時(shí)發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)曲線常發(fā)生彎曲（尤其當(dāng)發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)曲線常發(fā)生彎曲（尤其當(dāng)溶液濃度較高時(shí)），這種現(xiàn)象稱為溶液濃度較高時(shí)），這種現(xiàn)象稱為吸收定律的偏離。吸收定律的偏離。 iiiiiiiicllcAA2022-4-111、物理因素物理因素 難以獲得真正的難以獲得真正的純單色光純單色光。朗。朗比耳定律的前比耳定律的前提條件之一是入射光為單色光。提條件之一是入射光為單色光。 分光光度計(jì)只能獲得近乎單色的狹窄光帶。復(fù)分光光度計(jì)只能獲得近乎單色的狹窄光帶。復(fù)合光可

27、導(dǎo)致對(duì)朗伯合光可導(dǎo)致對(duì)朗伯比耳定律的正或負(fù)偏離。比耳定律的正或負(fù)偏離。最主最主要的是要的是非單色光非單色光作為入射光作為入射光引起引起的偏離的偏離。 2022-4-112 2、化學(xué)性因素、化學(xué)性因素 朗朗比耳定律的假定：所有的吸光質(zhì)點(diǎn)之間不比耳定律的假定：所有的吸光質(zhì)點(diǎn)之間不發(fā)生相互作用；該假定只有在發(fā)生相互作用；該假定只有在稀溶液稀溶液(c102mol/L時(shí)，吸光質(zhì)點(diǎn)間可能發(fā)時(shí)，吸光質(zhì)點(diǎn)間可能發(fā)生締合、聚集等相互作用，直接影響了對(duì)光吸收。生締合、聚集等相互作用，直接影響了對(duì)光吸收。 故：故：朗伯朗伯比耳定律只適用于稀溶液比耳定律只適用于稀溶液。 2022-4-11 另外當(dāng)另外當(dāng)溶液中存在著離

28、解、聚合、互變異構(gòu)、溶液中存在著離解、聚合、互變異構(gòu)、配合物形成等化學(xué)反應(yīng)時(shí)，也會(huì)使吸光質(zhì)點(diǎn)濃度發(fā)配合物形成等化學(xué)反應(yīng)時(shí)，也會(huì)使吸光質(zhì)點(diǎn)濃度發(fā)生變化，影響吸光度。生變化，影響吸光度。 例：例： 鉻酸鹽或重鉻酸鹽溶液中存在下列平衡：鉻酸鹽或重鉻酸鹽溶液中存在下列平衡： CrO42- 2H = Cr2O72- H2O 溶液中溶液中CrO42-、 Cr2O72-的顏色不同，吸光性的顏色不同，吸光性質(zhì)也不相同。故此時(shí)溶液質(zhì)也不相同。故此時(shí)溶液pH 對(duì)測(cè)定有重要影響。對(duì)測(cè)定有重要影響。2022-4-11第十章第十章 紫外可見(jiàn)分光光度法紫外可見(jiàn)分光光度法一、基本組成一、基本組成二、分光光度計(jì)類型二、分光光

29、度計(jì)類型三、儀器測(cè)量誤差三、儀器測(cè)量誤差四、實(shí)驗(yàn)技術(shù)四、實(shí)驗(yàn)技術(shù)第三節(jié)第三節(jié) 分光光度計(jì)分光光度計(jì)2022-4-11一、分光光度計(jì)基本組成一、分光光度計(jì)基本組成0.575光源光源單色器單色器吸收池吸收池檢測(cè)器檢測(cè)器顯示顯示I0It參比參比樣品樣品入射光入射光 I0透射光透射光 ItlCETAlg2022-4-11二、分光光度計(jì)類型二、分光光度計(jì)類型（1）單波長(zhǎng)單光束分光光度計(jì)）單波長(zhǎng)單光束分光光度計(jì)0.575光源光源單色器單色器吸收池吸收池檢測(cè)器檢測(cè)器顯示顯示2022-4-11（2）單波長(zhǎng)雙光束分光光度計(jì)）單波長(zhǎng)雙光束分光光度計(jì)差值差值光源光源單色器單色器吸收池吸收池檢測(cè)器檢測(cè)器顯示顯示光束分

30、裂器光束分裂器2022-4-11（3 3） 雙波長(zhǎng)分光光度計(jì)雙波長(zhǎng)分光光度計(jì)1 2 雙波長(zhǎng)分光光度計(jì)雙波長(zhǎng)分光光度計(jì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)兩個(gè)兩個(gè)單色器單色器不需要不需要參比溶液參比溶液顯示顯示2022-4-11bAbcA111 bAbcA222 兩波長(zhǎng)處的背景兩波長(zhǎng)處的背景吸收相等吸收相等bcA)(12 定量分析關(guān)系式：定量分析關(guān)系式：自動(dòng)校正背景吸收原理自動(dòng)校正背景吸收原理適合測(cè)定混濁液適合測(cè)定混濁液2022-4-11三、儀器測(cè)量誤差三、儀器測(cè)量誤差根據(jù)誤差傳遞公式，可以推導(dǎo)出濃度測(cè)量的相對(duì)誤差為根據(jù)誤差傳遞公式，可以推導(dǎo)出濃度測(cè)量的相對(duì)誤差為T(mén)AlgTln434.0TTdcdcETrlnT =

31、 0.368 = 36.8 %A = 0.4343 為了減少測(cè)量誤差，控制為了減少測(cè)量誤差，控制溶液的吸光度溶液的吸光度 A = 0.2 0.7 T = 70 10 %0.3682022-4-11四、實(shí)驗(yàn)條件選擇四、實(shí)驗(yàn)條件選擇 1.1.儀器條件儀器條件: :任何分光光度計(jì)都有一定的測(cè)量誤差，任何分光光度計(jì)都有一定的測(cè)量誤差，這是由于光源不穩(wěn)定、實(shí)驗(yàn)條件的偶然變動(dòng)、讀數(shù)這是由于光源不穩(wěn)定、實(shí)驗(yàn)條件的偶然變動(dòng)、讀數(shù)不準(zhǔn)確等因素造成的。這些因素對(duì)于試樣的測(cè)定結(jié)不準(zhǔn)確等因素造成的。這些因素對(duì)于試樣的測(cè)定結(jié)果影響較大，特別是當(dāng)試樣濃度較大或較小時(shí)。因果影響較大，特別是當(dāng)試樣濃度較大或較小時(shí)。因此，要選

32、擇適宜的吸光度范圍，以使測(cè)量結(jié)果的誤此，要選擇適宜的吸光度范圍，以使測(cè)量結(jié)果的誤差盡量減小。差盡量減小。通常將待測(cè)溶液的投射比（通常將待測(cè)溶液的投射比（T ）選在）選在10%70% 或吸光度（或吸光度（A）在）在0.20.7即可（如何實(shí)即可（如何實(shí)現(xiàn)？）現(xiàn)？）2022-4-112、測(cè)量波長(zhǎng)選擇、測(cè)量波長(zhǎng)選擇無(wú)干擾，選擇無(wú)干擾，選擇 max 有干擾，根據(jù)吸收大、干擾小有干擾，根據(jù)吸收大、干擾小原則選定波長(zhǎng)原則選定波長(zhǎng)A A 待測(cè)組分干擾組分2022-4-113、參比液（空白溶液）選擇、參比液（空白溶液）選擇原則：扣除非待測(cè)組分的吸收原則：扣除非待測(cè)組分的吸收試液試液 顯色劑顯色劑 溶劑溶劑 吸光

33、物質(zhì)吸光物質(zhì) 參比液組成參比液組成無(wú)吸收無(wú)吸收無(wú)吸收無(wú)吸收光學(xué)透明光學(xué)透明溶劑溶劑基質(zhì)吸收基質(zhì)吸收無(wú)吸收無(wú)吸收吸收吸收 不加顯色不加顯色劑的試液劑的試液無(wú)吸收無(wú)吸收吸收吸收 吸收吸收 顯色劑顯色劑基質(zhì)吸收基質(zhì)吸收 吸收吸收 吸收吸收 吸收吸收 顯色劑顯色劑 + 試液試液 + 待測(cè)組分掩蔽劑待測(cè)組分掩蔽劑2022-4-114、顯色反應(yīng)、顯色反應(yīng)有機(jī)物質(zhì)有機(jī)物質(zhì)官能團(tuán)強(qiáng)吸收官能團(tuán)強(qiáng)吸收直接測(cè)定直接測(cè)定UV-VIS官能團(tuán)弱吸收官能團(tuán)弱吸收衍生化反應(yīng)衍生化反應(yīng)UV-VIS顯色反應(yīng)顯色反應(yīng)無(wú)機(jī)物質(zhì)無(wú)機(jī)物質(zhì)通常經(jīng)過(guò)顯色反應(yīng)生成吸光系數(shù)大的有色通常經(jīng)過(guò)顯色反應(yīng)生成吸光系數(shù)大的有色物質(zhì)進(jìn)行測(cè)定，以提高靈敏度物

34、質(zhì)進(jìn)行測(cè)定，以提高靈敏度3Fe2+3NN+NNFe2+桔紅色桔紅色 max 鄰二氮菲鄰二氮菲2022-4-11（1 1）顯色劑選擇：）顯色劑選擇：a.a.顯色反應(yīng)靈敏度高，有較強(qiáng)顯色反應(yīng)靈敏度高，有較強(qiáng)的吸光能力；的吸光能力；b.b.反應(yīng)生成物組成恒定、穩(wěn)定性好；反應(yīng)生成物組成恒定、穩(wěn)定性好；c.c.對(duì)照性好，顯色劑與有色配合物的對(duì)照性好，顯色劑與有色配合物的maxmax差別在差別在60nm60nm以上。以上。（2 2）顯色劑用量、溶液酸度、顯色溫度、顯色時(shí)）顯色劑用量、溶液酸度、顯色溫度、顯色時(shí)間等均需通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定。間等均需通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定。2022-4-11第十章第十章 紫外可見(jiàn)分光光度法紫外

35、可見(jiàn)分光光度法一、定性定量分析一、定性定量分析二、實(shí)例應(yīng)用二、實(shí)例應(yīng)用第四節(jié)第四節(jié) 紫外可見(jiàn)光譜法應(yīng)用紫外可見(jiàn)光譜法應(yīng)用2022-4-11一、定性分析與定量分析法一、定性分析與定量分析法定性分析基礎(chǔ)定性分析基礎(chǔ)定量分析基礎(chǔ)定量分析基礎(chǔ)物質(zhì)對(duì)光的選擇吸收物質(zhì)對(duì)光的選擇吸收ABA )(maxA)(maxB在一定的實(shí)驗(yàn)條件下，物質(zhì)在一定的實(shí)驗(yàn)條件下，物質(zhì)對(duì)光的吸收與物質(zhì)的濃度成對(duì)光的吸收與物質(zhì)的濃度成正比。正比。A C增增大大2022-4-111、定性方法、定性方法定性主要的依據(jù)定性主要的依據(jù)吸收光譜所具有的以下特征吸收光譜所具有的以下特征吸收光譜的形狀；吸收峰的數(shù)目；吸收峰的位置吸收光譜的形狀；吸

36、收峰的數(shù)目；吸收峰的位置（波長(zhǎng)）；吸收峰的強(qiáng)度；相應(yīng)的吸光系數(shù)（波長(zhǎng)）；吸收峰的強(qiáng)度；相應(yīng)的吸光系數(shù)2、定量方法類型、定量方法類型、單組分定量、單組分定量吸光系數(shù)法（單色光很純）：在給定實(shí)驗(yàn)條件下吸光系數(shù)法（單色光很純）：在給定實(shí)驗(yàn)條件下2022-4-11由由A= cl計(jì)算計(jì)算例如：維生素例如：維生素B12樣品樣品2.50mg用水溶解成用水溶解成100ml后，后，盛于盛于1cm吸收池中，在吸收池中，在361nm測(cè)得測(cè)得A值為值為0.507，求，求吸光系數(shù)和含量。已知吸光系數(shù)吸光系數(shù)和含量。已知吸光系數(shù)(比吸光系數(shù)）的標(biāo)比吸光系數(shù)）的標(biāo)示量為示量為E=207(代表含量為代表含量為100%時(shí)的吸光

37、系數(shù)時(shí)的吸光系數(shù))解：解：E=A/(cl)=0.507/0.0025=202.8g/100ml2022-4-11樣品中樣品中B12=E(樣樣)/E(標(biāo)標(biāo))=202.8/207=98.0%標(biāo)準(zhǔn)曲線法（單色光不純）標(biāo)準(zhǔn)曲線法（單色光不純）: :依據(jù)依據(jù)A=kcA=kc測(cè)定時(shí)，測(cè)定時(shí)，配制配制一系列濃度不同的標(biāo)準(zhǔn)溶液，一系列濃度不同的標(biāo)準(zhǔn)溶液，在同一條件下分別測(cè)定在同一條件下分別測(cè)定A A，然后以然后以A A為縱坐標(biāo)，濃度為橫坐標(biāo)為縱坐標(biāo)，濃度為橫坐標(biāo)繪制繪制A-cA-c曲線（標(biāo)準(zhǔn)曲線如右圖）。曲線（標(biāo)準(zhǔn)曲線如右圖）。根據(jù)樣品溶液測(cè)得根據(jù)樣品溶液測(cè)得A A值，從曲線值，從曲線上求得樣品的濃度。上求得

38、樣品的濃度。該法對(duì)儀器要求不高，適合大批量樣品分析該法對(duì)儀器要求不高，適合大批量樣品分析Aci2022-4-11 蘆丁含量測(cè)定mLmgmLmLmLmg250 . 32550/200. 0樣品標(biāo)樣分別移取2022-4-11對(duì)照法：在相同條件下，在線形范圍內(nèi)配制樣品對(duì)照法：在相同條件下，在線形范圍內(nèi)配制樣品溶液和標(biāo)準(zhǔn)溶液，在選定波長(zhǎng)處，分別測(cè)定吸光度。溶液和標(biāo)準(zhǔn)溶液，在選定波長(zhǎng)處，分別測(cè)定吸光度。由朗伯由朗伯- -比爾定律求算。比爾定律求算。A A樣品樣品= = 樣品樣品c樣品樣品b，A A標(biāo)標(biāo)= = 標(biāo)標(biāo)c標(biāo)標(biāo)b 因同種物質(zhì)，同臺(tái)儀器，相同厚度吸收池及同一波因同種物質(zhì)，同臺(tái)儀器，相同厚度吸收池及

39、同一波長(zhǎng)，故長(zhǎng)，故： 樣樣= 標(biāo)標(biāo)，所以，所以C樣樣=（A樣樣/A標(biāo)標(biāo)）C標(biāo)標(biāo)例如：維生素例如：維生素B12注射液含量測(cè)定：精密吸取注射液含量測(cè)定：精密吸取B12注注射液射液2.50ml，加水稀釋至，加水稀釋至10.00ml搖勻。另配制搖勻。另配制B122022-4-11標(biāo)準(zhǔn)液：精密稱取標(biāo)準(zhǔn)液：精密稱取B12標(biāo)準(zhǔn)品標(biāo)準(zhǔn)品25.0mg，加水溶解并，加水溶解并稀釋至稀釋至1000ml，搖勻。在，搖勻。在361nm處，用處，用1cm吸收吸收池分別測(cè)得樣品和標(biāo)準(zhǔn)溶液的池分別測(cè)得樣品和標(biāo)準(zhǔn)溶液的A值值為為0.508和和0.518，求求B12注射液的濃度。注射液的濃度。解：解：c樣品樣品=98.1g/ml

40、、多組分定量、多組分定量 多組分的定量依據(jù)：多組分的定量依據(jù)：A總總=Aa+Ab+Ac+在混合組分測(cè)定中，遇到各組分吸收光譜雙向重疊在混合組分測(cè)定中，遇到各組分吸收光譜雙向重疊2022-4-11相互干擾時(shí)，可根據(jù)測(cè)定目的、要求和光譜重疊的相互干擾時(shí)，可根據(jù)測(cè)定目的、要求和光譜重疊的不同情況采用下列方法：不同情況采用下列方法：三種情況：三種情況： 兩組分吸收光譜不重疊（互不干擾）兩組分吸收光譜不重疊（互不干擾） 兩組分在各自兩組分在各自max下不重疊下不重疊分別按單組分定量分別按單組分定量bbaaAEAE222111；測(cè)定；測(cè)定過(guò)程：2022-4-11aaaaaaEACCEA1111由bbbbb

41、bEACCEA2222由兩組分吸收光譜部分重疊兩組分吸收光譜部分重疊1測(cè)測(cè)A1b組分不干擾組分不干擾可按單組分定量測(cè)可按單組分定量測(cè)Ca2測(cè)測(cè)A2a組分干擾組分干擾不能按單組分定量測(cè)不能按單組分定量測(cè)Ca 2022-4-11babaaaAEEAE2222111；和測(cè)定；測(cè)定過(guò)程：aaaaaaEACCEA1111由bbaababaCECEAAA22222由baababECEAC2222022-4-11兩組分吸收光譜完全重疊兩組分吸收光譜完全重疊混合樣品測(cè)定混合樣品測(cè)定a.解線性方程組法解線性方程組法b.等吸收雙波長(zhǎng)消去法等吸收雙波長(zhǎng)消去法c.導(dǎo)數(shù)光譜法導(dǎo)數(shù)光譜法2022-4-11a.解線性方程組

42、法解線性方程組法 步驟：步驟：babababaAEEAEE22221111；和測(cè)定；和測(cè)定bbaababaCECEAAA11111bbaababaCECEAAA22222bababbabbaaEEEEEAEAC12211221babaabaababEEEEEAEAC122121122022-4-11b.等吸收雙波長(zhǎng)法等吸收雙波長(zhǎng)法 步驟：步驟： 消除消除a的影響測(cè)的影響測(cè)bbabababaAAAAAA222111babbaabababaAAAAAAAAA)()(212121aaAAa2121和的等吸收點(diǎn)選bbbbbbbbaCECEEAAA)(2121bbabbbabEAEEAC212022-4

43、-11 消去消去b的影響測(cè)的影響測(cè)a 注：須滿足兩個(gè)基本條件注：須滿足兩個(gè)基本條件選定的兩個(gè)波長(zhǎng)下干擾組分具有等吸收點(diǎn)；選定的兩個(gè)波長(zhǎng)選定的兩個(gè)波長(zhǎng)下干擾組分具有等吸收點(diǎn)；選定的兩個(gè)波長(zhǎng)下待測(cè)物的吸光度差值應(yīng)足夠大。例如阿司匹林中水楊酸含下待測(cè)物的吸光度差值應(yīng)足夠大。例如阿司匹林中水楊酸含量測(cè)定量測(cè)定bbAAb 2 1 2 1和的等吸收點(diǎn)選aaaaaaabaCECEEAAA)(21 2 1abaaabaaEAEEAC 2 12022-4-11c.導(dǎo)數(shù)光譜法導(dǎo)數(shù)光譜法利用光吸收對(duì)波長(zhǎng)導(dǎo)數(shù)曲線來(lái)確定和分析吸收峰位利用光吸收對(duì)波長(zhǎng)導(dǎo)數(shù)曲線來(lái)確定和分析吸收峰位置和強(qiáng)度置和強(qiáng)度 。一定條件下。一定條件下

44、,導(dǎo)數(shù)值與濃度呈線性關(guān)系導(dǎo)數(shù)值與濃度呈線性關(guān)系.隨導(dǎo)數(shù)階數(shù)增加，峰數(shù)增加，峰變窄，分辨率提高隨導(dǎo)數(shù)階數(shù)增加，峰數(shù)增加，峰變窄，分辨率提高，有力于重疊譜帶及尖峰的分離和鑒別，有力于重疊譜帶及尖峰的分離和鑒別.lcdddAdlcddddAlcAnnnn階導(dǎo)數(shù)若求對(duì)波長(zhǎng)求導(dǎo)將n 2022-4-11 吸收光譜和導(dǎo)數(shù)光譜吸收光譜和導(dǎo)數(shù)光譜2022-4-11在一定條件下，利用帶有微處理機(jī)的分光光度計(jì)可在一定條件下，利用帶有微處理機(jī)的分光光度計(jì)可直接繪制標(biāo)準(zhǔn)溶液的導(dǎo)數(shù)光譜直接繪制標(biāo)準(zhǔn)溶液的導(dǎo)數(shù)光譜 ；利用導(dǎo)數(shù)光譜的特；利用導(dǎo)數(shù)光譜的特征對(duì)組分進(jìn)行定性定量分析。此方法尤其對(duì)多組分征對(duì)組分進(jìn)行定性定量分析。此方法尤其對(duì)多組分的同時(shí)測(cè)定、渾濁溶液測(cè)定、背景干擾嚴(yán)重測(cè)定。的同時(shí)測(cè)定、渾濁溶液測(cè)定、背景干擾嚴(yán)重測(cè)定。峰谷值的波