第一章 紫外可見分光光度法

1、 1.水中有機(jī)污染的綜合指標(biāo)測(cè)定水中有機(jī)污染的綜合指標(biāo)測(cè)定2.有機(jī)污染物監(jiān)測(cè)有機(jī)污染物監(jiān)測(cè)3.農(nóng)藥制劑、添加劑、防腐劑和作物提取物測(cè)定農(nóng)藥制劑、添加劑、防腐劑和作物提取物測(cè)定4.藥物（中藥和西藥）測(cè)定藥物（中藥和西藥）測(cè)定5.硝酸鹽和亞硝酸鹽、鹵素及其二氧化氯、氨、硫化氫、磷硝酸鹽和亞硝酸鹽、鹵素及其二氧化氯、氨、硫化氫、磷酸根和硫酸根、砷、硅、碲、硒、鎂、鈦、重金屬、稀有金酸根和硫酸根、砷、硅、碲、硒、鎂、鈦、重金屬、稀有金屬、貴金屬測(cè)定屬、貴金屬測(cè)定6.積分球可用來檢測(cè)微弱透光或完全不透光的樣品的光譜。積分球可用來檢測(cè)微弱透光或完全不透光的樣品的光譜。分析對(duì)象為：具有平面的固體例如紙張、布

2、、印刷品、陶瓷分析對(duì)象為：具有平面的固體例如紙張、布、印刷品、陶瓷器以及玻璃等的色澤；粉末樣品，例如化學(xué)藥品、化妝品、器以及玻璃等的色澤；粉末樣品，例如化學(xué)藥品、化妝品、粘土以及顏料等的色澤；柔軟物質(zhì)，例如奶油、果醬、化妝粘土以及顏料等的色澤；柔軟物質(zhì)，例如奶油、果醬、化妝品以及染料等的色澤。品以及染料等的色澤。導(dǎo)入分光光度計(jì)的用途第一章第一章 紫外紫外可見分光光可見分光光度法度法 紫外紫外可見分光光度法是利用物質(zhì)對(duì)紫可見分光光度法是利用物質(zhì)對(duì)紫外外 可見光的可見光的吸收特征和吸收強(qiáng)度吸收特征和吸收強(qiáng)度，對(duì)物質(zhì)，對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定性進(jìn)行定性和和定量分析定量分析的一種儀器分析方法。的一種儀器分析方法。

3、特點(diǎn)：靈敏度和準(zhǔn)確度較高，儀器設(shè)備簡(jiǎn)特點(diǎn)：靈敏度和準(zhǔn)確度較高，儀器設(shè)備簡(jiǎn) 單，操作方便，應(yīng)用廣泛等。單，操作方便，應(yīng)用廣泛等。 可見分光光度計(jì)750紫外/可見/近紅外分光光度計(jì) 波動(dòng)性粒子性光的波粒二象性第一節(jié) 基本原理光的基本性質(zhì)光的基本性質(zhì)1.光的波動(dòng)性光的波動(dòng)性 光是一種電磁波，電磁波可以用周期光是一種電磁波，電磁波可以用周期T(s)、頻率頻率? (Hz)、波長(zhǎng)、波長(zhǎng)(nm)和波數(shù)和波數(shù)(西格瑪西格瑪 )（cm-1）等參數(shù)描述。它們之間的關(guān)系）等參數(shù)描述。它們之間的關(guān)系為：為： ? =1/T=c/ =1/= ?/c c 真空中光速真空中光速 ：3.0 108m/s 波長(zhǎng)：波長(zhǎng)：1 m=1

4、0-6m, 1nm=10-9m, 1=10-10m 頻率，單位：赫茲頻率，單位：赫茲 Hz 次次/秒秒 n 折射率，真空中為折射率，真空中為1： = c ； 波數(shù)波數(shù) = 1/ = /c =cVn光的傳播速度光的傳播速度:波動(dòng)性波動(dòng)性 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無線線電電波波10-2 nm 10 nm 102 nm 104 nm 0.1 cm 10cm 103 cm 105 cm可可 見見 光光400750 nm0.1nm 10nm 750nm0.1cm0.1mm1m1m1000m10nm200nm 200400nm遠(yuǎn)紫外遠(yuǎn)紫外近紫外近紫外（真空紫外）（真空紫外）2.

5、光的粒子性光的粒子性光具有粒子性，光是由光子組成的，光子具有能量，其能量光具有粒子性，光是由光子組成的，光子具有能量，其能量與頻率或波長(zhǎng)的關(guān)系為：與頻率或波長(zhǎng)的關(guān)系為： 結(jié)論結(jié)論:一定波長(zhǎng)的光具有一定的能量，波長(zhǎng)越長(zhǎng)一定波長(zhǎng)的光具有一定的能量，波長(zhǎng)越長(zhǎng)(頻率越低頻率越低)，光量子的能量越低光量子的能量越低. 普朗克普朗克(Planck)常數(shù)常數(shù) h=6.626x10-34 Js例1-1 P2hchE3.單色光、復(fù)合光和互補(bǔ)色光單色光、復(fù)合光和互補(bǔ)色光 同一波長(zhǎng)的光稱同一波長(zhǎng)的光稱單色光單色光，由不同波長(zhǎng)組，由不同波長(zhǎng)組成的光稱成的光稱復(fù)合光復(fù)合光。物質(zhì)有色是因其分子。物質(zhì)有色是因其分子對(duì)不同波

6、長(zhǎng)的光選擇性吸收而產(chǎn)生。下對(duì)不同波長(zhǎng)的光選擇性吸收而產(chǎn)生。下表列出顏色與吸收光之間的關(guān)系。其中表列出顏色與吸收光之間的關(guān)系。其中對(duì)應(yīng)顏色的光稱對(duì)應(yīng)顏色的光稱互補(bǔ)色光互補(bǔ)色光。不同顏色的可見光波長(zhǎng)及其互補(bǔ)光不同顏色的可見光波長(zhǎng)及其互補(bǔ)光紅紅650 760綠藍(lán)綠藍(lán)橙橙610 650藍(lán)藍(lán)黃黃580 610紫紫黃綠黃綠560 580紅紫紅紫綠綠500 560紅紅藍(lán)綠藍(lán)綠490 500橙橙綠藍(lán)綠藍(lán)480 490黃黃藍(lán)藍(lán)450 480黃綠黃綠紫紫400 450互補(bǔ)光互補(bǔ)光顏色顏色 /nm藍(lán)綠藍(lán)綠 互補(bǔ)色光和各種顏色光的波長(zhǎng)范圍，可作為光度測(cè)定時(shí)互補(bǔ)色光和各種顏色光的波長(zhǎng)范圍，可作為光度測(cè)定時(shí)選擇選擇測(cè)量波

7、長(zhǎng)的參考測(cè)量波長(zhǎng)的參考藍(lán)藍(lán)黃黃紫紅紫紅綠綠紫紫黃綠黃綠綠藍(lán)綠藍(lán)橙橙紅紅藍(lán)綠藍(lán)綠圖中處于對(duì)角線上的兩種單色光為互補(bǔ)色光。圖中處于對(duì)角線上的兩種單色光為互補(bǔ)色光。例如藍(lán)色光和黃色光、綠色光和紫紅色光互補(bǔ)等例如藍(lán)色光和黃色光、綠色光和紫紅色光互補(bǔ)等 二、光與物質(zhì)的作用二、光與物質(zhì)的作用1.光的吸收光的吸收物質(zhì)粒子如原子、分子、離子等總是處于特物質(zhì)粒子如原子、分子、離子等總是處于特定的不連續(xù)的能量狀態(tài)，各狀態(tài)對(duì)應(yīng)的能定的不連續(xù)的能量狀態(tài)，各狀態(tài)對(duì)應(yīng)的能量稱為能級(jí)，用量稱為能級(jí)，用E表示?；鶓B(tài)表示。基態(tài)E0 ，激發(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)Ej M(基態(tài)）基態(tài)）+ h ?M(激發(fā)態(tài)）激發(fā)態(tài)） EL=h ?=E(能級(jí)差能

8、級(jí)差)【例1-2 】P32.物質(zhì)顏色的產(chǎn)生物質(zhì)顏色的產(chǎn)生 物質(zhì)的顏色是由于物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)的光具物質(zhì)的顏色是由于物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)的光具有選擇性吸收而產(chǎn)生的。有選擇性吸收而產(chǎn)生的。白光白光青藍(lán)青藍(lán)青青綠綠黃黃橙橙紅紅紫紫藍(lán)藍(lán) 一種物質(zhì)呈現(xiàn)何種顏色，與入射光組成和物質(zhì)本身的結(jié)構(gòu)一種物質(zhì)呈現(xiàn)何種顏色，與入射光組成和物質(zhì)本身的結(jié)構(gòu)有關(guān)有關(guān), ,而而溶液呈現(xiàn)不同的顏色是由于溶液中的吸光質(zhì)點(diǎn)溶液呈現(xiàn)不同的顏色是由于溶液中的吸光質(zhì)點(diǎn)(離子或離子或分子分子)選擇性地吸收某種顏色的光而引起的。選擇性地吸收某種顏色的光而引起的。 常見的有下列三種情況：常見的有下列三種情況：如果對(duì)某種色光產(chǎn)生選擇性吸收，則溶液呈現(xiàn)透射

9、光的顏如果對(duì)某種色光產(chǎn)生選擇性吸收，則溶液呈現(xiàn)透射光的顏色，即溶液呈現(xiàn)的是它吸收光的互補(bǔ)色光的顏色。如硫酸銅色，即溶液呈現(xiàn)的是它吸收光的互補(bǔ)色光的顏色。如硫酸銅溶液選擇性地吸收了白色光中的黃色光，所以呈現(xiàn)藍(lán)色。溶液選擇性地吸收了白色光中的黃色光，所以呈現(xiàn)藍(lán)色。當(dāng)白光通過某一均勻溶液時(shí)，如果各種波長(zhǎng)光幾乎當(dāng)白光通過某一均勻溶液時(shí)，如果各種波長(zhǎng)光幾乎全部被吸全部被吸收收，則溶液呈，則溶液呈黑色黑色。如果入射光全部透過（不吸收），則溶液無色透明。如果入射光全部透過（不吸收），則溶液無色透明。溶液的顏色與光吸收的關(guān)系溶液的顏色與光吸收的關(guān)系完全吸收完全吸收完全透過完全透過吸收黃色光吸收黃色光光譜示意光

10、譜示意表觀現(xiàn)象示意表觀現(xiàn)象示意物質(zhì)呈現(xiàn)顏色與吸收光波長(zhǎng)的關(guān)系見下表。物質(zhì)呈現(xiàn)顏色與吸收光波長(zhǎng)的關(guān)系見下表。三、光譜吸收曲線三、光譜吸收曲線1.1.紫外紫外- -可見吸收光譜產(chǎn)生的機(jī)理可見吸收光譜產(chǎn)生的機(jī)理 光子作用于物質(zhì)分子時(shí)，如果光子的能量光子作用于物質(zhì)分子時(shí)，如果光子的能量與物質(zhì)分子的電子能級(jí)間的能級(jí)差滿足與物質(zhì)分子的電子能級(jí)間的能級(jí)差滿足 E=h E=h ? 光子將能量傳遞給物質(zhì)分子，分子獲得能光子將能量傳遞給物質(zhì)分子，分子獲得能量可發(fā)生電子能級(jí)的躍遷。在光吸收過程量可發(fā)生電子能級(jí)的躍遷。在光吸收過程中基于分子中電子能級(jí)的躍遷而產(chǎn)生的光中基于分子中電子能級(jí)的躍遷而產(chǎn)生的光譜，稱為紫外譜，

11、稱為紫外- -可見吸收光譜（或電子光可見吸收光譜（或電子光譜）。譜）。 光強(qiáng)度：指單位時(shí)間（1S）內(nèi)照射在單位面積（1CM）上的光的能量，用I 吸光度（absorbance）：是指光線通過溶液或某一物質(zhì)前的入射光強(qiáng)度與該光線通過溶液或物質(zhì)后的透射光強(qiáng)度比值的以10為底的對(duì)數(shù)（即lg(Iin/Iout)），影響它的因素有溶劑、濃度、溫度等等。 吸收曲線吸收曲線：測(cè)定某種物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)單色光的吸：測(cè)定某種物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)單色光的吸收程度，以波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)作圖。收程度，以波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)作圖。KMnO4 的吸收曲線的吸收曲線最大吸收波長(zhǎng)，最大吸收波長(zhǎng)， max定量分析的基礎(chǔ)：

12、某一波長(zhǎng)定量分析的基礎(chǔ)：某一波長(zhǎng)下測(cè)得的吸光度與物質(zhì)濃度下測(cè)得的吸光度與物質(zhì)濃度關(guān)系有關(guān)關(guān)系有關(guān)2、吸收光譜或吸收曲、吸收光譜或吸收曲線線 任何一種溶液對(duì)不同波長(zhǎng)光的吸收程度是不一樣的。任何一種溶液對(duì)不同波長(zhǎng)光的吸收程度是不一樣的。 若以不同波長(zhǎng)的光照射若以不同波長(zhǎng)的光照射某一溶液，并測(cè)量每一波某一溶液，并測(cè)量每一波長(zhǎng)下溶液對(duì)光的吸收程度長(zhǎng)下溶液對(duì)光的吸收程度（即吸光度（即吸光度A），以吸光），以吸光度為縱坐標(biāo)，相應(yīng)波長(zhǎng)為度為縱坐標(biāo)，相應(yīng)波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)，所得橫坐標(biāo)，所得A-曲線，稱曲線，稱為為吸收曲線吸收曲線。它更清楚地。它更清楚地描述了物質(zhì)對(duì)光的吸收情描述了物質(zhì)對(duì)光的吸收情況。況。四種不同濃度

13、四種不同濃度KMnO4溶液的吸收曲線溶液的吸收曲線300400500600700 /nm350525 545Cr2O72-MnO4-1.00.80.60.40.2Absorbance350Cr2O72-、MnO4-的吸收曲線的吸收曲線吸收曲線的討論：吸收曲線的討論：（1 1）同一種吸光物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)的光吸收程度不）同一種吸光物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)的光吸收程度不同。吸光度最大處對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)稱為最大吸收波長(zhǎng)同。吸光度最大處對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)稱為最大吸收波長(zhǎng)maxmax 。 吸收曲線是吸收曲線是定量分析中選擇入射光波長(zhǎng)的重要依定量分析中選擇入射光波長(zhǎng)的重要依據(jù)。據(jù)。（2 2）同一種物質(zhì)濃度不同，其吸收曲線形狀相似）同

14、一種物質(zhì)濃度不同，其吸收曲線形狀相似maxmax不變。不變。 在在maxmax處，吸光度處，吸光度A A正比于濃度正比于濃度C C。測(cè)定最靈敏。測(cè)定最靈敏。（3 3）不同物質(zhì)吸收曲線的特性不同。吸收曲線的特）不同物質(zhì)吸收曲線的特性不同。吸收曲線的特性包括曲線的形狀、峰的數(shù)目、峰的位置和峰的性包括曲線的形狀、峰的數(shù)目、峰的位置和峰的強(qiáng)度等。它們與物質(zhì)特性有關(guān)，吸收曲線可以提強(qiáng)度等。它們與物質(zhì)特性有關(guān)，吸收曲線可以提供物質(zhì)的結(jié)構(gòu)信息，并作為物質(zhì)供物質(zhì)的結(jié)構(gòu)信息，并作為物質(zhì)定性定性分析的依據(jù)分析的依據(jù)之一。之一。四、光吸收定律四、光吸收定律當(dāng)一束平行單色光，通過一均勻的溶液后，光的強(qiáng)度會(huì)減弱當(dāng)一束平

15、行單色光，通過一均勻的溶液后，光的強(qiáng)度會(huì)減弱 。I0 = Ia + It入射光強(qiáng)度入射光強(qiáng)度吸收光強(qiáng)度吸收光強(qiáng)度透過光強(qiáng)度透過光強(qiáng)度透光度透光度T （透射比）（透射比）Transmittance定義透光度：定義透光度：0IITtT 取值為取值為0.0 1.0全部吸收全部吸收 全部透射全部透射 A = lg(1/T) = -lgT吸光度吸光度A (Absorbance）A 取值為取值為 0.0 全部透射全部透射全部吸收全部吸收二者關(guān)系為二者關(guān)系為：定義吸光度定義吸光度 ：tIIA0lg2.朗伯朗伯-比爾定律比爾定律朗伯朗伯- -比爾定律比爾定律：當(dāng)一束平行單色光通過含有：當(dāng)一束平行單色光通過含有

16、吸光物質(zhì)的稀溶液時(shí)，溶液的吸光度與吸吸光物質(zhì)的稀溶液時(shí)，溶液的吸光度與吸光物質(zhì)濃度、液層厚度乘積成正比，即光物質(zhì)濃度、液層厚度乘積成正比，即 A= bc 式中比例常數(shù)式中比例常數(shù)與吸光物質(zhì)的本性，入與吸光物質(zhì)的本性，入射光波長(zhǎng)及溫度等因素有關(guān)。射光波長(zhǎng)及溫度等因素有關(guān)。K K可用可用a a（吸（吸光系數(shù)）或光系數(shù)）或（摩爾吸光系數(shù)）表示。（摩爾吸光系數(shù)）表示。 c c為吸光物質(zhì)濃度，為吸光物質(zhì)濃度，b b為透光液層厚度。為透光液層厚度。 朗伯朗伯- -比爾定律是紫外比爾定律是紫外- -可見分光光度法的理可見分光光度法的理論基礎(chǔ)。論基礎(chǔ)。2.朗伯朗伯-比爾定律比爾定律 朗伯和朗伯和比爾分別研究了

17、比爾分別研究了吸光度與液層厚度和吸光度與液層厚度和吸光度與濃度之吸光度與濃度之間的定量關(guān)系，合稱間的定量關(guān)系，合稱朗伯朗伯- -比爾定律，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：比爾定律，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：吸光度吸光度吸收層厚度吸收層厚度(cm)(cm)A=lg(I0/It)=bc 物理意義物理意義: : 當(dāng)一束平行單色光通過均勻、透明的吸光介質(zhì)當(dāng)一束平行單色光通過均勻、透明的吸光介質(zhì)時(shí)，其吸光度與吸光質(zhì)點(diǎn)的濃度和吸收層厚度的乘積成正時(shí)，其吸光度與吸光質(zhì)點(diǎn)的濃度和吸收層厚度的乘積成正比比吸光光度法定量分析的理論基礎(chǔ)吸光光度法定量分析的理論基礎(chǔ)比例常數(shù)的取值與濃度的單位有關(guān)比例常數(shù)的取值與濃度的單位有關(guān)吸光系數(shù)與摩爾吸光

18、系數(shù)吸光系數(shù)與摩爾吸光系數(shù)A = kb c當(dāng)當(dāng)c的單位為的單位為gL-1時(shí)，時(shí)，用用a 表示，稱為質(zhì)量吸光系數(shù)表示，稱為質(zhì)量吸光系數(shù) Aa b 當(dāng)當(dāng)c的單位用的單位用molL-1時(shí)，時(shí)，用用(伊普西隆伊普西隆)表示表示,稱為摩爾吸稱為摩爾吸光系數(shù)光系數(shù) A b c a 的單位的單位: Lg-1cm-1 的單位的單位: Lmol-1cm-1=MaM物質(zhì)的摩爾質(zhì)量物質(zhì)的摩爾質(zhì)量摩爾吸光系數(shù)的物理意義：摩爾吸光系數(shù)的物理意義： 溶液濃度為溶液濃度為1mol/L、液層厚度為、液層厚度為1cm時(shí)物質(zhì)對(duì)光時(shí)物質(zhì)對(duì)光的吸收程度的吸收程度（1）吸收物質(zhì)在一定波長(zhǎng)和溶劑條件下的特征常）吸收物質(zhì)在一定波長(zhǎng)和溶劑條

19、件下的特征常數(shù)數(shù)（2）不隨濃度）不隨濃度c和液層厚度和液層厚度b的改變而改變。的改變而改變。 在溫度和波長(zhǎng)等條件一定時(shí)，在溫度和波長(zhǎng)等條件一定時(shí)，僅與吸收物質(zhì)本僅與吸收物質(zhì)本身的性質(zhì)有關(guān)身的性質(zhì)有關(guān)，與待測(cè)物濃度無關(guān)；，與待測(cè)物濃度無關(guān)；（3）同一吸光物質(zhì)在不同波長(zhǎng)下的）同一吸光物質(zhì)在不同波長(zhǎng)下的值是不同的。值是不同的。在最大吸收波長(zhǎng)在最大吸收波長(zhǎng)max處的摩爾吸光系數(shù)，常以處的摩爾吸光系數(shù)，常以max表示表示 max表明了該吸收物質(zhì)最大限度的吸光能力。表明了該吸收物質(zhì)最大限度的吸光能力。3.朗伯朗伯-比爾定律的應(yīng)用條件比爾定律的應(yīng)用條件朗伯朗伯-比爾定律不僅適用于紫外光、可見光，比爾定律不僅

20、適用于紫外光、可見光，也適用紅外光；在同一波長(zhǎng)下，各也適用紅外光；在同一波長(zhǎng)下，各組分組分吸吸光度具有加和性光度具有加和性, A=A1+A2+An（1）入射光）入射光必須必須為單色光為單色光（2）被測(cè)樣品必須是）被測(cè)樣品必須是均勻均勻介質(zhì)介質(zhì)（3）在吸收過程中吸收物質(zhì)之間不）在吸收過程中吸收物質(zhì)之間不能發(fā)生相能發(fā)生相 互作用?；プ饔谩?定量分析時(shí)，通常液層厚度是相同的，按照比爾定律，濃度與吸光度之間的關(guān)系應(yīng)該是一條通過直角坐標(biāo)原點(diǎn)的直線。但在實(shí)際工作中，往往會(huì)偏離線性而發(fā)生彎曲。4.4.偏離朗伯一比爾定律的原因偏離朗伯一比爾定律的原因(1)(1)比爾定律的局限性比爾定律的局限性 比比爾爾定律假

21、設(shè)了吸收粒子之間是無相互作用定律假設(shè)了吸收粒子之間是無相互作用的，因此僅在稀溶液的，因此僅在稀溶液（c 10c 10-2 mol/L 時(shí)，吸光質(zhì)點(diǎn)間可能發(fā)生締合等相時(shí)，吸光質(zhì)點(diǎn)間可能發(fā)生締合等相互作用，直接影響了對(duì)光的吸收?；プ饔?，直接影響了對(duì)光的吸收。故：朗伯故：朗伯比耳定律只適用于稀溶液比耳定律只適用于稀溶液例：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： 2 CrO42- 2H = Cr2O72- H2O 溶液中溶液中CrO42-、 Cr2O72-的顏色不同，吸光性質(zhì)也不相同。的顏色不同，吸光性質(zhì)也不相同。故此時(shí)溶液故此時(shí)溶液pH 對(duì)測(cè)定有重要影響。對(duì)測(cè)

22、定有重要影響。例：顯色劑例：顯色劑KSCN與與Fe3+形成紅色配合物形成紅色配合物Fe(SCN)3，存在下列平，存在下列平衡：衡： Fe(SCN)3 Fe3+ + 3SCN溶液稀釋時(shí)一倍時(shí)，上述平衡向右，離解度增大。所以溶液稀釋時(shí)一倍時(shí)，上述平衡向右，離解度增大。所以Fe(SCN)3的濃度不止降低一半，故吸光度降低一半以上，導(dǎo)致的濃度不止降低一半，故吸光度降低一半以上，導(dǎo)致朗伯朗伯比爾定律比爾定律偏離偏離。第二節(jié)第二節(jié) 化合物的紫外化合物的紫外可見可見吸收光譜吸收光譜一、有機(jī)化合物的紫外一、有機(jī)化合物的紫外可見吸收光譜可見吸收光譜1 、有機(jī)化合物的電子躍遷、有機(jī)化合物的電子躍遷 有機(jī)化合物的紫

23、外吸收光譜，取有機(jī)化合物的紫外吸收光譜，取決于分子中外層電子的性質(zhì)。有機(jī)化決于分子中外層電子的性質(zhì)。有機(jī)化合物分子中通常有三類電子，合物分子中通常有三類電子，電子、電子、電子、電子、n電子電子 即形成單鍵的即形成單鍵的電子、形成不飽電子、形成不飽和鍵的和鍵的電子以及未參與成鍵的電子以及未參與成鍵的n電子（孤對(duì)電子）。處于基態(tài)電子（孤對(duì)電子）。處于基態(tài)的分子在吸收一定波長(zhǎng)的光后，的分子在吸收一定波長(zhǎng)的光后，分子中的成鍵電子和非鍵電子可分子中的成鍵電子和非鍵電子可被激發(fā)躍遷至被激發(fā)躍遷至* 和和* 反鍵軌道反鍵軌道有機(jī)化合物的紫外有機(jī)化合物的紫外可見吸收光譜，是其分子可見吸收光譜，是其分子中外層價(jià)

24、電子躍遷的結(jié)果中外層價(jià)電子躍遷的結(jié)果：分子軌道理論分子軌道理論：一個(gè)成鍵軌一個(gè)成鍵軌道必定有一個(gè)相應(yīng)的反鍵軌道必定有一個(gè)相應(yīng)的反鍵軌道。通常外層電子均處于分道。通常外層電子均處于分子軌道的基態(tài)，即成鍵軌道子軌道的基態(tài)，即成鍵軌道或非鍵軌道上?；蚍擎I軌道上。 其躍遷類型有其躍遷類型有*、n*、*和和n *四種，其相對(duì)能量四種，其相對(duì)能量 大小次序?yàn)椋捍笮〈涡驗(yàn)椋?* n* * n * 有機(jī)物最有用的吸收光譜是基于有機(jī)物最有用的吸收光譜是基于 n *和和*躍遷而產(chǎn)生的。躍遷而產(chǎn)生的。躍遷躍遷 所需能量最大，所需能量最大，電子只有吸收遠(yuǎn)紫電子只有吸收遠(yuǎn)紫外光的能量才能發(fā)生躍遷。外光的能量才能發(fā)生躍遷

25、。飽和烷飽和烷烴烴的分子吸收光譜出現(xiàn)在遠(yuǎn)紫外區(qū)的分子吸收光譜出現(xiàn)在遠(yuǎn)紫外區(qū)(吸收波長(zhǎng)吸收波長(zhǎng)200nm。這類。這類躍遷在躍遷選律上屬于禁阻躍遷，摩爾吸躍遷在躍遷選律上屬于禁阻躍遷，摩爾吸光系數(shù)一般為光系數(shù)一般為10100Lmol-1 cm1，吸收譜帶強(qiáng)度較弱。分子中孤對(duì)電子和吸收譜帶強(qiáng)度較弱。分子中孤對(duì)電子和鍵同時(shí)存在時(shí)發(fā)生鍵同時(shí)存在時(shí)發(fā)生n 躍遷。丙酮躍遷。丙酮n躍遷的躍遷的max為為275nm max為為22 Lmol1 cm 1（溶劑環(huán)己烷（溶劑環(huán)己烷)。（1 1）生色團(tuán)（發(fā)色團(tuán)）：）生色團(tuán)（發(fā)色團(tuán)）： 把含把含鍵的結(jié)構(gòu)單元稱為鍵的結(jié)構(gòu)單元稱為生色團(tuán)生色團(tuán)。 有機(jī)化合物中具有有機(jī)化合物中

26、具有n n電子和電子和電子的基電子的基團(tuán)產(chǎn)生團(tuán)產(chǎn)生nn* *躍遷和躍遷和* *躍遷，躍躍遷，躍遷遷E E較低較低例：例： C CC C；C CO O；C CN N；NNN N 2.常用術(shù)語(yǔ)常用術(shù)語(yǔ)1、生色團(tuán)與助色團(tuán)、生色團(tuán)與助色團(tuán)生色團(tuán)（生色團(tuán)（chromophore)： 在紫外和可見光區(qū)產(chǎn)生吸收帶的基團(tuán)稱在紫外和可見光區(qū)產(chǎn)生吸收帶的基團(tuán)稱為生色團(tuán)。因?yàn)橹挥杏蔀樯珗F(tuán)。因?yàn)橹挥杏珊秃蚽躍遷才能產(chǎn)生紫外可見吸收，而這兩種躍躍遷才能產(chǎn)生紫外可見吸收，而這兩種躍遷均要求有機(jī)物分子中含有不飽和基團(tuán)，遷均要求有機(jī)物分子中含有不飽和基團(tuán)，所以這類含有所以這類含有鍵的不飽和基團(tuán)稱為生色鍵的不飽和基團(tuán)稱為生色

27、團(tuán)。簡(jiǎn)單的生色團(tuán)由雙鍵或叁鍵體系組成，團(tuán)。簡(jiǎn)單的生色團(tuán)由雙鍵或叁鍵體系組成，如乙烯基如乙烯基CC 、羰基、羰基CO 、亞硝基、亞硝基CN 、偶、偶氮基氮基NN、乙炔基、腈基、乙炔基、腈基CN等。等。 助色團(tuán)（助色團(tuán)（auxochrome)： 有一些含有有一些含有n電子的基團(tuán)電子的基團(tuán)(如如OH、OR、NH、NHR、X等等)，它們本身沒有生色功能它們本身沒有生色功能(不能吸收不能吸收200nm的光的光)，但當(dāng)它們與生色團(tuán)相，但當(dāng)它們與生色團(tuán)相連時(shí)，就會(huì)發(fā)生連時(shí)，就會(huì)發(fā)生n共軛作用，增強(qiáng)生共軛作用，增強(qiáng)生色團(tuán)的生色能力色團(tuán)的生色能力(吸收波長(zhǎng)向長(zhǎng)波方向移吸收波長(zhǎng)向長(zhǎng)波方向移動(dòng)，且吸收強(qiáng)度增加動(dòng)，且

28、吸收強(qiáng)度增加)，這樣的基團(tuán)稱為，這樣的基團(tuán)稱為助色團(tuán)助色團(tuán)。 如苯環(huán)的一個(gè)氫原子被一些基團(tuán)取如苯環(huán)的一個(gè)氫原子被一些基團(tuán)取代后，苯環(huán)在代后，苯環(huán)在254nm處的吸收帶的處的吸收帶的最大吸收位置和強(qiáng)度就會(huì)改變。最大吸收位置和強(qiáng)度就會(huì)改變?；衔锘衔锶〈〈奖?54300氯苯氯苯264320溴苯溴苯262325苯酚苯酚2731780苯甲醚苯甲醚2722240max/nmmaxClBrOHOCH3（2 2）紅移和藍(lán)移：）紅移和藍(lán)移： 由于化合物結(jié)構(gòu)變化（共軛、引入由于化合物結(jié)構(gòu)變化（共軛、引入助色團(tuán)取代基）或采用不同溶劑后吸助色團(tuán)取代基）或采用不同溶劑后吸收峰位置向長(zhǎng)波方向的移動(dòng)，叫收峰位置

29、向長(zhǎng)波方向的移動(dòng)，叫紅移紅移（長(zhǎng)移）（長(zhǎng)移） 吸收峰位置向短波方向移動(dòng)，叫吸收峰位置向短波方向移動(dòng)，叫藍(lán)移藍(lán)移（紫移，短移）（紫移，短移）3.影響紫外影響紫外-可見吸收光譜的因素可見吸收光譜的因素 物質(zhì)的吸收光譜與測(cè)定物質(zhì)的吸收光譜與測(cè)定條件有密切的關(guān)系。測(cè)定條件條件有密切的關(guān)系。測(cè)定條件（共軛效應(yīng)、溶劑極性、（共軛效應(yīng)、溶劑極性、pH等）等）不同，吸收光譜的形狀、吸收峰不同，吸收光譜的形狀、吸收峰的位置、吸收強(qiáng)度等都可能發(fā)生的位置、吸收強(qiáng)度等都可能發(fā)生變化。變化。（1）共軛效應(yīng)）共軛效應(yīng)當(dāng)一個(gè)分子中含有兩個(gè)或兩個(gè)以上的當(dāng)一個(gè)分子中含有兩個(gè)或兩個(gè)以上的生色團(tuán)時(shí)，按相互間的位置可以分生色團(tuán)時(shí)，按

30、相互間的位置可以分為共軛和非共軛兩種情況：非共軛為共軛和非共軛兩種情況：非共軛時(shí)，各個(gè)生色團(tuán)各自獨(dú)立吸收，吸時(shí)，各個(gè)生色團(tuán)各自獨(dú)立吸收，吸收帶由各生色團(tuán)的吸收帶疊加而成；收帶由各生色團(tuán)的吸收帶疊加而成； 共軛后，共軛后， 電子運(yùn)動(dòng)范圍大，電子運(yùn)動(dòng)范圍大，*軌道能量降低，軌道能量降低， *躍遷能級(jí)差躍遷能級(jí)差減小，吸收光譜紅移，減小，吸收光譜紅移， （摩爾吸（摩爾吸光系數(shù)）光系數(shù)）值增大。值增大。共軛不飽和鍵數(shù)目共軛不飽和鍵數(shù)目越多，紅移越顯著越多，紅移越顯著。下表列出了一。下表列出了一些有關(guān)共軛結(jié)構(gòu)的化合物些有關(guān)共軛結(jié)構(gòu)的化合物化合物化合物共軛雙鍵共軛雙鍵數(shù)數(shù)11955000220010000

31、221721000325425000325835000C H3C HC H2C O O HH(CHCH)3HH2CCHCHCH2CH2C H C O O HCH2CH2max/nmmax（2）溶劑效應(yīng)）溶劑效應(yīng) 溶劑不同，同一種物質(zhì)得到的光譜溶劑不同，同一種物質(zhì)得到的光譜可能不一樣，這種現(xiàn)象稱為溶劑效可能不一樣，這種現(xiàn)象稱為溶劑效應(yīng)。應(yīng)。 隨著極性增加，隨著極性增加， *躍遷的吸收波長(zhǎng)變躍遷的吸收波長(zhǎng)變大大， nn* *躍遷躍遷的吸收波長(zhǎng)變的吸收波長(zhǎng)變小。小。 見見P10表表1-7溶液的PHE2BPh-OHPh-O-210(6200)235(9400)270(1450)287(2600)Ph-

32、NH2Ph-NH3+230(8600)203(7500)280(1430)254(169)E2 和和B為不同波峰為不同波峰 見書見書114、常見有機(jī)化合物的紫外、常見有機(jī)化合物的紫外-可可見吸收見吸收 光譜光譜（1 1）飽和烴及其取代衍生物）飽和烴及其取代衍生物 烷烴烷烴 CC，CH 只產(chǎn)生只產(chǎn)生* 躍遷，躍遷，max150 nm，在近紫外區(qū)無吸收。因而飽，在近紫外區(qū)無吸收。因而飽和烷烴可用作紫外吸收測(cè)定的溶劑。和烷烴可用作紫外吸收測(cè)定的溶劑。 如如，CH4 max=125 nm； CH3CH3 max=135 nm飽和烴上飽和烴上H被雜原子取代被雜原子取代 *紅移，并產(chǎn)生紅移，并產(chǎn)生n* 躍

33、遷。躍遷。 n*仍在遠(yuǎn)紫外區(qū)；仍在遠(yuǎn)紫外區(qū)； 某些某些n* 可以在近紫外區(qū)產(chǎn)生吸收。可以在近紫外區(qū)產(chǎn)生吸收。 CH4 : * 124 nm ， CH3I: n* 259 nm部分含雜原子的飽和化合物部分含雜原子的飽和化合物n* 吸收吸收化合物化合物 max max 溶劑溶劑甲醇甲醇 177 200 己烷己烷1-己硫醇己硫醇 224 126 環(huán)己烷環(huán)己烷三甲基胺三甲基胺 199 395 己烷己烷氯代甲烷氯代甲烷 173 200 己烷己烷 溴代甲烷溴代甲烷 208 300 己烷己烷（2）不飽和烴及共軛烯烴）不飽和烴及共軛烯烴 、：* 躍遷、躍遷、* 躍遷躍遷單個(gè)雙鍵，隔離雙鍵：?jiǎn)蝹€(gè)雙鍵，隔離雙鍵：

34、 * 躍遷，吸收峰在遠(yuǎn)紫外區(qū)，躍遷，吸收峰在遠(yuǎn)紫外區(qū)， 乙烯乙烯 175nm，1,5-己二烯己二烯 185 nm 烯碳上取代基數(shù)目增加，烯碳上取代基數(shù)目增加， max紅移。紅移。共軛雙鍵：共軛雙鍵： * 躍遷紅移，增色，躍遷紅移，增色， 共軛雙鍵中共軛雙鍵中* 躍遷所產(chǎn)生的吸收躍遷所產(chǎn)生的吸收帶稱為帶稱為K帶帶，其特點(diǎn)是強(qiáng)度大（，其特點(diǎn)是強(qiáng)度大（104），），max 217nm ，K帶的帶的max、max與與共軛體系的數(shù)目、位置、取代基的種類有共軛體系的數(shù)目、位置、取代基的種類有關(guān)。關(guān)。雙鍵與帶雙鍵與帶n電子的雜原子相連：電子的雜原子相連： 由于由于n 共軛，共軛，* 躍遷能量減小，波躍遷能量

35、減小，波長(zhǎng)紅移。長(zhǎng)紅移。 （3）芳香族化合物）芳香族化合物 苯：苯：具有環(huán)狀共軛體系，具有環(huán)狀共軛體系，由由*產(chǎn)生三個(gè)吸收帶：產(chǎn)生三個(gè)吸收帶： E1 184 nm 4.7104 E2 203 nm 7.9103 B 255 - 230 nm B帶是由于帶是由于*躍遷和苯躍遷和苯環(huán)的振動(dòng)重疊引起，也稱為環(huán)的振動(dòng)重疊引起，也稱為精細(xì)結(jié)構(gòu)吸收帶。精細(xì)結(jié)構(gòu)吸收帶。B帶是芳香帶是芳香族化合物的重要特征吸收帶。族化合物的重要特征吸收帶。（4）羰基化合物）羰基化合物n*、n*、* 其中其中n*、*躍遷的躍遷的max 200nm， n*躍遷躍遷max 270 - 300nm （100） ，是羰基化合物（雙鍵上

36、有雜原子）的特征是羰基化合物（雙鍵上有雜原子）的特征吸收帶，稱為吸收帶，稱為R帶帶。 幾種特征吸收帶幾種特征吸收帶 K吸收帶吸收帶、共軛雙鍵中、共軛雙鍵中* 躍遷所產(chǎn)躍遷所產(chǎn)生的吸收帶稱為生的吸收帶稱為K帶，其特點(diǎn)是強(qiáng)度大帶，其特點(diǎn)是強(qiáng)度大（104），）， max 在在217-280nm范范圍，共軛體系數(shù)目越多，深色移動(dòng)顯著。圍，共軛體系數(shù)目越多，深色移動(dòng)顯著。 E1、 E2帶帶、 具有環(huán)狀共軛體系，由具有環(huán)狀共軛體系，由*產(chǎn)產(chǎn) 生的吸收帶。強(qiáng)吸收帶。苯的生的吸收帶。強(qiáng)吸收帶。苯的 E1 max 185nm。 E2 max 204nm 。一般在。一般在 210nm左右。左右。 B帶帶、具有環(huán)狀

37、共軛體系是由于、具有環(huán)狀共軛體系是由于*躍遷和躍遷和苯環(huán)的振動(dòng)重疊引起，也稱為精細(xì)結(jié)構(gòu)吸收帶。苯環(huán)的振動(dòng)重疊引起，也稱為精細(xì)結(jié)構(gòu)吸收帶。B帶是芳香族化合物的重要特征吸收帶。較弱帶是芳香族化合物的重要特征吸收帶。較弱吸收吸收（200） ， max 230-270 nm 。 R帶帶、是由于、是由于 n*躍遷產(chǎn)生的躍遷產(chǎn)生的max 270 - 300nm ，弱吸收弱吸收（100） ，是羰基化合物，是羰基化合物（雙鍵上有雜原子）的特征吸收帶，稱為（雙鍵上有雜原子）的特征吸收帶，稱為R帶。帶。二、無機(jī)化合物的紫外二、無機(jī)化合物的紫外-可見吸收光譜可見吸收光譜2.配位場(chǎng)躍遷配位場(chǎng)躍遷f電子躍遷吸收光譜電子

38、躍遷吸收光譜鑭系和錒系元素的離子對(duì)紫外和可見光的鑭系和錒系元素的離子對(duì)紫外和可見光的吸收是基于內(nèi)層吸收是基于內(nèi)層f(s、p、d、f4個(gè)軌道）個(gè)軌道）電子的躍遷而產(chǎn)生的。其紫外可見光譜為電子的躍遷而產(chǎn)生的。其紫外可見光譜為一些狹長(zhǎng)的特征吸收峰，這些峰幾乎不受一些狹長(zhǎng)的特征吸收峰，這些峰幾乎不受金屬離子的配位環(huán)境的影響。金屬離子的配位環(huán)境的影響。 第57號(hào)元素鑭到71號(hào)元素镥15種元素 周期系B族中原子序數(shù)為89103的 d電子躍遷吸收光譜電子躍遷吸收光譜過渡金屬的電子躍遷類型為過渡金屬的電子躍遷類型為d電子在不同電子在不同d軌軌道間的躍遷，吸收紫外或可見光譜。這些道間的躍遷，吸收紫外或可見光譜。

39、這些峰強(qiáng)烈受配位環(huán)境的影響。峰強(qiáng)烈受配位環(huán)境的影響。例如例如 cu2+以水為配位體，吸收峰在以水為配位體，吸收峰在794nm處，處，而以氨為配位體，吸收峰在而以氨為配位體，吸收峰在663nm處。此處。此類光譜吸收強(qiáng)度弱，較少用于定量分析。類光譜吸收強(qiáng)度弱，較少用于定量分析。練習(xí)題練習(xí)題1光量子的能量正比于輻射的：光量子的能量正比于輻射的：A：頻率：頻率B：波長(zhǎng)：波長(zhǎng).C：波數(shù)：波數(shù).D：傳播速度：傳播速度E周期周期2.電子能級(jí)間隔越小，躍遷時(shí)吸收光子的電子能級(jí)間隔越小，躍遷時(shí)吸收光子的A：能量越大：能量越大B：波長(zhǎng)越長(zhǎng)：波長(zhǎng)越長(zhǎng).C：波數(shù)越大：波數(shù)越大 D：頻率越高：頻率越高E：以上：以上A、

40、B、C、D、都對(duì)、都對(duì) 3同一電子能級(jí)，振動(dòng)態(tài)變化時(shí)所產(chǎn)同一電子能級(jí)，振動(dòng)態(tài)變化時(shí)所產(chǎn)生的光譜波長(zhǎng)范圍是：生的光譜波長(zhǎng)范圍是： A：可見光區(qū)：可見光區(qū)B：紫外光區(qū)：紫外光區(qū)C：紅外光區(qū)：紅外光區(qū). D：X射線光區(qū)射線光區(qū)E：微波區(qū)：微波區(qū) 4所謂真空紫外區(qū)，其波長(zhǎng)范圍是：所謂真空紫外區(qū)，其波長(zhǎng)范圍是： A：200400nm . B：400800nm C：10200nm D：103nm5 5下面五個(gè)電磁輻射區(qū)域：下面五個(gè)電磁輻射區(qū)域：A A：X X射線區(qū)射線區(qū)B B：紅外區(qū)：紅外區(qū)C C：無線電波：無線電波D D：可見光區(qū)：可見光區(qū)E E：紫外光區(qū)：紫外光區(qū)請(qǐng)指出（請(qǐng)指出（1 1）能量最大者（）

41、能量最大者（2 2）波長(zhǎng)最短者）波長(zhǎng)最短者 （3 3）波數(shù)最小者（）波數(shù)最小者（4 4）頻率最小者）頻率最小者6以下五種類型的電子能級(jí)躍遷，需要能以下五種類型的電子能級(jí)躍遷，需要能量量最大的是：最大的是：*:Bn*:Dn*:C*:E*:A第三節(jié) 紫外-可見分光光度計(jì)的結(jié)構(gòu)與原理一、主要部件 一、主要組成元件光源光源單色器單色器樣品室樣品室檢測(cè)器檢測(cè)器顯示顯示1 1 光源光源：發(fā)出所需波長(zhǎng)范圍內(nèi)的連續(xù)光譜，有足發(fā)出所需波長(zhǎng)范圍內(nèi)的連續(xù)光譜，有足夠夠 的光強(qiáng)度的光強(qiáng)度, ,穩(wěn)定。穩(wěn)定。 可見光區(qū)：可見光區(qū)：鎢燈，碘鎢燈鎢燈，碘鎢燈(3202500nm) 紫外區(qū)：紫外區(qū)：氫燈，氘燈氫燈，氘燈(180

42、375nm) 氙燈氙燈：紫外、可見光區(qū)紫外、可見光區(qū)均可用作光源均可用作光源 /nm鎢燈（鎢燈（熱輻射光源熱輻射光源）40040060060080080010001000氙燈（氙燈（氣體放電光源氣體放電光源）氫燈氫燈強(qiáng)強(qiáng)度度 2、單色器、單色器 將光源發(fā)射的復(fù)合光分解成單色光并將光源發(fā)射的復(fù)合光分解成單色光并可從中選出一任波長(zhǎng)單色光的光學(xué)系統(tǒng)。可從中選出一任波長(zhǎng)單色光的光學(xué)系統(tǒng)。 棱鏡棱鏡:玻璃玻璃3503200nm, 石英石英185400nm 光柵光柵:波長(zhǎng)范圍寬波長(zhǎng)范圍寬,色散均勻色散均勻,分辨率高分辨率高, 使用方便使用方便3.3.吸收池：吸收池：( (比色皿比色皿) )用于盛待測(cè)及參比

43、溶液。用于盛待測(cè)及參比溶液。 可見光區(qū)可見光區(qū)：光學(xué)玻璃池，有：光學(xué)玻璃池，有0.5cm 1.0cm 0.5cm 1.0cm 2.0cm 3.0cm2.0cm 3.0cm等規(guī)格。等規(guī)格。 紫外區(qū)：紫外區(qū)：石英池石英池4.4.檢測(cè)器：檢測(cè)器：利用光電效應(yīng)，將光能轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)。利用光電效應(yīng)，將光能轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)。 光電池，光電管，光電倍增管光電池，光電管，光電倍增管5.5.指示器：指示器：低檔儀器：刻度顯示低檔儀器：刻度顯示 中高檔儀器：數(shù)字顯示，自動(dòng)掃描記錄中高檔儀器：數(shù)字顯示，自動(dòng)掃描記錄 返回氙燈氙燈氫燈氫燈鎢燈鎢燈棱鏡：棱鏡：依據(jù)不同波長(zhǎng)光通過棱鏡時(shí)折射率不同依據(jù)不同波長(zhǎng)光通過棱鏡時(shí)折射

44、率不同單色器單色器入射狹縫入射狹縫準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直透鏡棱鏡棱鏡聚焦透鏡聚焦透鏡出射狹縫出射狹縫白光白光紅紅紫紫1 12 2800 600 500400 光柵：光柵：在鍍鋁的玻璃表面在鍍鋁的玻璃表面刻有數(shù)量很大的等寬度等刻有數(shù)量很大的等寬度等間距條痕間距條痕(600(600、12001200、24002400條條/mm )/mm )。M1M2出出射射狹狹縫縫光屏光屏透透鏡鏡平面透平面透射光柵射光柵光柵衍射示意圖光柵衍射示意圖原理原理：利用光通過光柵時(shí)發(fā)生衍利用光通過光柵時(shí)發(fā)生衍射和干涉現(xiàn)象而分光射和干涉現(xiàn)象而分光. .返回返回吸收池吸收池注意事項(xiàng)注意事項(xiàng) 拿：為保護(hù)透光面， 使用時(shí)拿毛玻璃面 b.

45、洗：比色皿內(nèi)、外壁可以用蒸餾水清洗。不能用洗液洗。因?yàn)楸壬笫峭该鞑牧嫌媚z粘成的，洗液腐蝕性很強(qiáng)，會(huì)使比色皿開膠。附著有色物質(zhì)：用1mol/L HCl-乙醇溶液(1:2)清洗，再用蒸餾水洗干凈。附著油污：用5NaOH溶液清洗，再用蒸餾水洗凈。 c. 擦：用鏡頭紙朝一個(gè)方向輕輕的擦。 d. 裝：裝至容積的2/33/4。a. e. 放：放置比色皿時(shí)，透光面朝向光通過的方向。光電管光電管(Phototube)(Phototube)h （片）（片）紅敏管紅敏管 625-1000 nm藍(lán)敏管藍(lán)敏管 200-625 nm數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理二、分光光度計(jì)的類型二、分光光度計(jì)的類型 1.單光束分光光度計(jì)單光束分

46、光光度計(jì)經(jīng)單色器分光后的一束平行光，輪流通過參比溶液和樣品溶液，以進(jìn)行吸光度的測(cè)定。這種簡(jiǎn)易型分光光度計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，維修容易，適用于常規(guī)分析。缺點(diǎn) :測(cè)量結(jié)果受測(cè)量光源的波動(dòng)影響較大,誤差大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)簡(jiǎn)單，價(jià)廉，適于在給定波長(zhǎng)處測(cè)量吸光度或透光度，簡(jiǎn)單，價(jià)廉，適于在給定波長(zhǎng)處測(cè)量吸光度或透光度，一般不能作全波段光譜掃描，要求光源和檢測(cè)器具有一般不能作全波段光譜掃描，要求光源和檢測(cè)器具有很高的穩(wěn)定性。很高的穩(wěn)定性。 2.雙光束分光光度計(jì)雙光束分光光度計(jì)經(jīng)單色器經(jīng)單色器分光后經(jīng)反射分光后經(jīng)反射鏡

47、分解為強(qiáng)度相等鏡分解為強(qiáng)度相等的兩束光，一束通過參比的兩束光，一束通過參比池，一束通過樣品池。光度計(jì)池，一束通過樣品池。光度計(jì)能自動(dòng)比較兩束光的強(qiáng)度，能自動(dòng)比較兩束光的強(qiáng)度，此比值即為試樣的透射比，此比值即為試樣的透射比，經(jīng)對(duì)數(shù)變換將它轉(zhuǎn)換成經(jīng)對(duì)數(shù)變換將它轉(zhuǎn)換成吸光度并作為波長(zhǎng)的函吸光度并作為波長(zhǎng)的函數(shù)記錄下來。數(shù)記錄下來。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)自動(dòng)記錄，快速全波段掃描?？上庠床环€(wěn)定、檢測(cè)器靈自動(dòng)記錄，快速全波段掃描?？上庠床环€(wěn)定、檢測(cè)器靈 敏度變化等因素的影響，特別適合于結(jié)構(gòu)分析。儀器復(fù)雜，敏度變化等因素的影響，特別適合于結(jié)構(gòu)分析。儀器復(fù)雜， 價(jià)格較高。價(jià)格較高

48、。雙光束分光光度計(jì)一般都能自動(dòng)記錄吸收光譜曲線。雙光束分光光度計(jì)一般都能自動(dòng)記錄吸收光譜曲線。由于兩束光同時(shí)分別通過參比池和樣品池，還能自動(dòng)由于兩束光同時(shí)分別通過參比池和樣品池，還能自動(dòng)消除光源強(qiáng)度變化所引起的誤差消除光源強(qiáng)度變化所引起的誤差。 3.雙波長(zhǎng)分光光度計(jì)雙波長(zhǎng)分光光度計(jì)由同一光源發(fā)出由同一光源發(fā)出的光被分成兩束，分的光被分成兩束，分別經(jīng)過兩個(gè)單色器，得到別經(jīng)過兩個(gè)單色器，得到兩束不同波長(zhǎng)兩束不同波長(zhǎng)（ 1和和 2）的單色）的單色光；利用切光器使兩束光以一定的光；利用切光器使兩束光以一定的頻率交替照射同一吸收池，然后頻率交替照射同一吸收池，然后經(jīng)過光電倍增管和電子控制系經(jīng)過光電倍增管

49、和電子控制系統(tǒng)，最后由顯示器顯示出統(tǒng)，最后由顯示器顯示出兩個(gè)波長(zhǎng)處的吸光兩個(gè)波長(zhǎng)處的吸光度差值度差值A(chǔ) 配位顯色反應(yīng)配位顯色反應(yīng) 當(dāng)金屬離子與有機(jī)顯色劑形成配合物時(shí)，通常會(huì)發(fā)生當(dāng)金屬離子與有機(jī)顯色劑形成配合物時(shí)，通常會(huì)發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移躍遷，產(chǎn)生很強(qiáng)的紫外電荷轉(zhuǎn)移躍遷，產(chǎn)生很強(qiáng)的紫外可見吸收光譜。可見吸收光譜。如氧化還原顯色反應(yīng)如氧化還原顯色反應(yīng)例如：鋼中微量錳的測(cè)定，例如：鋼中微量錳的測(cè)定，Mn2不能直接進(jìn)行光度測(cè)定不能直接進(jìn)行光度測(cè)定 2 Mn2 5 S2O82-8 H2O =2 MnO4- + 10 SO42- 16H+將將Mn2 氧化成紫紅色的氧化成紫紅色的MnO4-后，在后，在525 nm

50、處進(jìn)行測(cè)定。處進(jìn)行測(cè)定。紫外可見分光光度計(jì)的組成？紫外可見分光光度計(jì)的組成？常用的檢測(cè)器有哪幾種？常用的檢測(cè)器有哪幾種？什么是單、雙光束分光光度計(jì)？什么是單、雙光束分光光度計(jì)？本課小結(jié)基本原理儀器主要部件主要應(yīng)用吸收定律即溶液的吸光度與溶液的濃度和光程的乘積成正比光源鎢燈或碘鎢燈、氫燈或氘燈單色器棱鏡或光柵定性鑒別、雜質(zhì)檢查及含量測(cè)定紫外紫外 可見分光光度法可見分光光度法吸收池玻璃或石英吸收池檢測(cè)器光電池、光電管、光電倍增管及二極管陣列檢測(cè)器信號(hào)顯示系統(tǒng).利用標(biāo)準(zhǔn)譜圖或光譜數(shù)據(jù)比較 常用的標(biāo)準(zhǔn)譜圖有以下的四種： 1 Sadtler Standard Spectra(Ultraviolet),H

51、eyden,London,1978. 薩特勒標(biāo)準(zhǔn)圖譜共收集了46000種化合物的紫外光譜。 2 R.A.Friedel and M.Orchin,“Ultraviolet and Visible Absorption Spectra of Aromatic Compounds”,Wiley,New York, 1951. 本書收集了597種芳香化合物的紫外光譜。 3 Kenzo Hirayama：“Handbook of Ultraviolet and Visible Absorption Spectra of Organic Compounds.”,New York,Plenum,1967。

52、 4 “Organic Electronic Spectral Data”，John Wiley and Sons，1946 （這是一套由許多作者共同編寫的大型手冊(cè)性叢書，所收集的文獻(xiàn)資料由1946年開始，目前還在繼續(xù)編寫）。 2.純度的鑒定純度的鑒定 用紫外吸收光譜確定試樣的純度是比較方便用紫外吸收光譜確定試樣的純度是比較方便的。的。 如苯如苯256nm處處 有有B帶，而甲醇帶，而甲醇 乙醇無吸收帶，乙醇無吸收帶，可鑒定其純度。可鑒定其純度。 3.結(jié)構(gòu)分析結(jié)構(gòu)分析 紫外紫外-可見吸收光譜一般不用于化合物的可見吸收光譜一般不用于化合物的結(jié)構(gòu)分析，但利用紫外吸收光譜鑒定化合物結(jié)構(gòu)分析，但利用紫外

53、吸收光譜鑒定化合物中的共軛結(jié)構(gòu)和芳環(huán)結(jié)構(gòu)還是有一定價(jià)值。中的共軛結(jié)構(gòu)和芳環(huán)結(jié)構(gòu)還是有一定價(jià)值。例如，某化合物在近例如，某化合物在近紫外區(qū)內(nèi)無吸收，說明紫外區(qū)內(nèi)無吸收，說明該物質(zhì)無共軛結(jié)構(gòu)和芳香結(jié)構(gòu)。該物質(zhì)無共軛結(jié)構(gòu)和芳香結(jié)構(gòu)。（1）某些特征基團(tuán)的判別 有機(jī)物的不少基團(tuán)(生色團(tuán))，如羰基、苯環(huán)、硝基、共軛體系等，都有其特征的紫外或可見吸收帶，紫外可見分光光度法在判別這些基團(tuán)時(shí)，有時(shí)是十分有用的。 如在270300nm處有弱的吸收帶，且隨溶劑極性增大而發(fā)生藍(lán)移，就是羰基n*躍遷所產(chǎn)生R吸收帶的有力證據(jù)。在184nm附近有強(qiáng)吸收帶(E1帶)，在204nm附近有中強(qiáng)吸收帶(E2帶)，在260nm附近有

54、弱吸收帶且有精細(xì)結(jié)構(gòu)(B帶)，是苯環(huán)的特征吸收，等等?？梢詮挠嘘P(guān)資料中查找某些基團(tuán)的特征吸收帶。 （2）. 共軛體系的判斷共軛體系會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的K吸收帶，通過繪制吸收光譜，可以判斷化合物是否存在共軛體系或共軛的程度。如果一化合物在210nm以上無強(qiáng)吸收帶，可以認(rèn)定該化合物不存在共軛體系；若在215250nm區(qū)域有強(qiáng)吸收帶，則該化合物可能有兩至三個(gè)雙鍵的共軛體系。如13丁二烯， 為217nm， 為21,000；若260350nm區(qū)域有很強(qiáng)的吸收帶，則可能有三至五個(gè)雙鍵的共軛體系，如癸五烯有五個(gè)共軛雙鍵， 為335nm， 為118,000。 （3）. 異構(gòu)體的判斷 包括順反異構(gòu)及互變異構(gòu)兩種情況的判

55、斷包括順反異構(gòu)及互變異構(gòu)兩種情況的判斷A. 順反異構(gòu)體的判斷 生色團(tuán)和助色團(tuán)處在同一平面上時(shí)，才產(chǎn)生最大的共軛效應(yīng)。由于反式異構(gòu)體的空間位阻效應(yīng)小，分子的平面性較好，共軛效應(yīng)強(qiáng)，因此， 及 都大于順式異構(gòu)體。例如，肉桂酸順、反式的吸收如下：順式280nm， =13500反式295nm， =27000B.互變異構(gòu)體的判斷 某些有機(jī)化合物在溶液中可能有兩種以上的互變異構(gòu)體處于動(dòng)態(tài)平衡中，這種異構(gòu)體的互變過程常伴隨有雙鍵的移動(dòng)及共軛體系的變化，因此也產(chǎn)生吸收光譜的變化。最常見的是某些含氧化合物的酮式與烯醇式異構(gòu)體之間的互變。例如乙酰乙酸乙酯就是酮式和烯醇式兩種互變異構(gòu)體： 它們的吸收特性不同：酮式異

56、構(gòu)體在近紫外光區(qū)的 為272nm( 為16)，是n*躍遷所產(chǎn)生R吸收帶。烯醇式異構(gòu)體的 為243nm( 為16000)，是*躍遷共軛體系的K吸收帶。兩種異構(gòu)體的互變平衡與溶劑有密切關(guān)系。 二、定量分析二、定量分析1.單組分的定量分析單組分的定量分析 （1）吸光系數(shù)法（絕對(duì)法），）吸光系數(shù)法（絕對(duì)法），前提是吸光系數(shù)知道，前提是吸光系數(shù)知道，測(cè)出吸測(cè)出吸光度，然后根據(jù)朗伯比爾定率光度，然后根據(jù)朗伯比爾定率As=kbCs測(cè)出組份的濃度和含量。測(cè)出組份的濃度和含量。 【例【例1-4】P23 （2）標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照法）標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照法（只使用單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，偶然因素多，往往不太可靠）（只使用單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，偶然因素多，往往不太

57、可靠） As=kbCs Ax=kbCs Cs=AsCx/Ax (3)標(biāo)準(zhǔn)曲線法 配制一系列濃度不同的標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別配制一系列濃度不同的標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別測(cè)定其吸光度，用吸光度對(duì)濃度作圖。測(cè)定其吸光度，用吸光度對(duì)濃度作圖。再測(cè)定未知液的吸再測(cè)定未知液的吸光度光度Ax，從工作曲，從工作曲線上查得其濃度。線上查得其濃度。cAAxcx回歸方程求解2. 多組分的定量分析多組分的定量分析 根據(jù)吸光度具有加和性的特點(diǎn)，在同一試樣中可以同時(shí)測(cè)定兩個(gè)或兩個(gè)以上組分。假設(shè)要測(cè)定試樣中的兩個(gè)組分A、B，如果分別繪制A、B兩純物質(zhì)的吸收光譜，可能有三種情況，如圖所示。 混合物的紫外吸收光譜 (a)不重迭 (b)部分重迭

58、(c)相互重迭 （a）情況表明兩組分互不干擾，可以用測(cè)定單組分的方法分別在1、2測(cè)定A、B兩組分；（b）情況表明A組分對(duì)B組分的測(cè)定有干擾，而B組分對(duì)A組分的測(cè)定無干擾，則可以在1處單獨(dú)測(cè)量A組分，求得A組分的濃度CA。然后在2處測(cè)量溶液的吸光度 及A、B純物質(zhì)的 和 值，根據(jù)吸光度的加和性，即得 則可以求出CB；（c）情況表明兩組分彼此互相干擾，此時(shí)，在1、2處分別測(cè)定溶液的吸光度 及 ，而且同時(shí)測(cè)定A、B純物質(zhì)的 、 及 、 。然后列出聯(lián)立方程 解得CA、CB。 例： 已知維生素B12在361nm條件下a標(biāo)=20.7Lg1cm1。精確稱取樣品30mg，加水溶解稀釋至1000mL，在波長(zhǎng)36

59、1nm下，用1.00cm吸收池測(cè)得溶液的吸光度為0.618，計(jì)算樣品維生素B12的含量。解： A=a樣bc則維生素B12的含量=1)1000/30(618. 0bcaA樣116 .20cmgL%5 .99%10020.7.620一一 樣品的制備樣品的制備第五節(jié) 實(shí)驗(yàn)技術(shù)溶劑的要求溶劑的要求1 ：對(duì)被測(cè)組分有良好的溶解能力對(duì)被測(cè)組分有良好的溶解能力2 ：在測(cè)定波長(zhǎng)范圍沒用明顯的吸收在測(cè)定波長(zhǎng)范圍沒用明顯的吸收3 ：被測(cè)組分在溶劑中有良好的吸收峰形被測(cè)組分在溶劑中有良好的吸收峰形4 ：揮發(fā)性小揮發(fā)性小5 ：不易燃不易燃6 ：無毒、價(jià)格便宜無毒、價(jià)格便宜二二 儀器測(cè)量條件的選擇儀器測(cè)量條件的選擇、吸

60、光度測(cè)條、吸光度測(cè)條1.1.選選擇適當(dāng)?shù)娜肷洳ㄩL(zhǎng)擇適當(dāng)?shù)娜肷洳ㄩL(zhǎng) 一般應(yīng)該選擇一般應(yīng)該選擇maxmax為入射光波長(zhǎng)。但如為入射光波長(zhǎng)。但如果果maxmax處有共存組分干擾時(shí)，則應(yīng)考慮選處有共存組分干擾時(shí)，則應(yīng)考慮選擇靈敏度稍低但能避免干擾的入射光波長(zhǎng)。擇靈敏度稍低但能避免干擾的入射光波長(zhǎng)。 3、儀器狹逢寬度的選擇、儀器狹逢寬度的選擇 狹逢寬度過大，入射光的單色性降狹逢寬度過大，入射光的單色性降低狹逢寬度過小，光強(qiáng)變?nèi)?。在不低狹逢寬度過小，光強(qiáng)變?nèi)酢Ｔ诓灰鹨鹞舛葴p小的情況下，盡量選吸光度減小的情況下，盡量選取最大的取最大的狹逢寬度。狹逢寬度。2、吸光度范圍的選擇、吸光度范圍的選擇 儀器光源