第10章紫外可見分光光度法

1、第第10章章紫外紫外- -可見分光光度法可見分光光度法河北醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院河北醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院李珺沬李珺沬Tel:-mail: 10.1 基本原理基本原理10.2 紫外紫外- -可見吸收光譜和分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系可見吸收光譜和分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系10.3 紫外紫外- -可見分光光度計(jì)可見分光光度計(jì)10.4 定性和定量分析方法定性和定量分析方法10.5 有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)研究簡(jiǎn)介有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)研究簡(jiǎn)介光譜發(fā)展簡(jiǎn)史光譜發(fā)展簡(jiǎn)史1665年，牛頓，揭示太陽光是復(fù)合光年，牛頓，揭示太陽光是復(fù)合光1802年，渥拉斯登，發(fā)現(xiàn)太陽光譜中的暗線年，渥拉斯登，發(fā)現(xiàn)太陽光譜中的暗線1815年，夫瑯

2、和費(fèi)，發(fā)現(xiàn)年，夫瑯和費(fèi)，發(fā)現(xiàn)“夫瑯和費(fèi)夫瑯和費(fèi)”線線1859年，本生、基爾霍夫，物質(zhì)發(fā)射光波長(zhǎng)與吸年，本生、基爾霍夫，物質(zhì)發(fā)射光波長(zhǎng)與吸 收光波長(zhǎng)一致收光波長(zhǎng)一致密勒，將光譜圖由可見光區(qū)擴(kuò)展到紫外光區(qū)密勒，將光譜圖由可見光區(qū)擴(kuò)展到紫外光區(qū)概概 述述遠(yuǎn)紫外遠(yuǎn)紫外近紫外近紫外 可見可見近紅外近紅外中紅外中紅外 遠(yuǎn)紅外遠(yuǎn)紅外（真空紫外）（真空紫外）10nm200nm 200nm 380nm380nm 780nm780 nm 2.5 m2.5 m 5.0 m5.0 m 1000 m1. 定義：研究物質(zhì)在紫外定義：研究物質(zhì)在紫外-可見光區(qū)分子吸收光譜的分可見光區(qū)分子吸收光譜的分 析方法。（電子光譜）析方

3、法。（電子光譜） 靈敏度：靈敏度：10-410-6 g/mL 準(zhǔn)確度：準(zhǔn)確度：0.5%2. 應(yīng)用：應(yīng)用： 定性：鑒別不同官能團(tuán)和化學(xué)結(jié)構(gòu)不同的化合物；定性：鑒別不同官能團(tuán)和化學(xué)結(jié)構(gòu)不同的化合物； 鑒別結(jié)構(gòu)相似的不同化合物。鑒別結(jié)構(gòu)相似的不同化合物。 定量：?jiǎn)我唤M分的測(cè)定；定量：?jiǎn)我唤M分的測(cè)定； 多種混合組分不經(jīng)分離進(jìn)行同時(shí)測(cè)定。多種混合組分不經(jīng)分離進(jìn)行同時(shí)測(cè)定。 10.1 基本原理基本原理 10.1.1 紫外紫外- -可見吸收光譜的產(chǎn)生及特征可見吸收光譜的產(chǎn)生及特征 1吸收峰：曲線上吸收最強(qiáng)的部位吸收峰：曲線上吸收最強(qiáng)的部位最大吸收波（最大吸收波（max）谷：峰與峰之間吸收最弱的部位谷：峰與峰

4、之間吸收最弱的部位最小吸收波（最小吸收波（min）肩峰：在吸收峰斜坡上的折點(diǎn)。肩峰：在吸收峰斜坡上的折點(diǎn)。末端吸收：在圖譜短波端只呈現(xiàn)強(qiáng)吸收而不成峰形的末端吸收：在圖譜短波端只呈現(xiàn)強(qiáng)吸收而不成峰形的 部位。部位。強(qiáng)帶：強(qiáng)帶：max104的吸收峰。的吸收峰。弱帶：弱帶：max200nm的光的光) )，但當(dāng)它，但當(dāng)它們與生色團(tuán)或飽和烴相連時(shí)，能使該生色團(tuán)或飽和烴們與生色團(tuán)或飽和烴相連時(shí)，能使該生色團(tuán)或飽和烴的吸收峰向長(zhǎng)波方向移動(dòng)，并使吸收強(qiáng)度增加，這樣的吸收峰向長(zhǎng)波方向移動(dòng)，并使吸收強(qiáng)度增加，這樣的基團(tuán)稱為助色團(tuán)。的基團(tuán)稱為助色團(tuán)。OHCOOH+ Fe3+H+介質(zhì)紫紫色色配配合合物物OHCOOH+

5、 Fe3+H+介質(zhì)藍(lán)藍(lán)色色配配合合物物CH3O紅移與藍(lán)移紅移與藍(lán)移由于化合物結(jié)構(gòu)的改變或受溶由于化合物結(jié)構(gòu)的改變或受溶劑的影響，使吸收峰向長(zhǎng)波方劑的影響，使吸收峰向長(zhǎng)波方向移動(dòng)稱為紅移（長(zhǎng)移），向向移動(dòng)稱為紅移（長(zhǎng)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 ( (紫移紫移) )（短移）。（短移）。增色效應(yīng)與減色效應(yīng)增色效應(yīng)與減色效應(yīng)由于化合物結(jié)構(gòu)改變或其他原由于化合物結(jié)構(gòu)改變或其他原因，使吸收強(qiáng)度增加，稱為增因，使吸收強(qiáng)度增加，稱為增（濃）色效應(yīng)，使吸收強(qiáng)度減（濃）色效應(yīng)，使吸收強(qiáng)度減小稱為減（淡）色效應(yīng)。小稱為減（淡）色效應(yīng)。 10.1.2 Lambert-Beer定律定律( (光吸收

6、定律光吸收定律) )吸光光度法的理論依據(jù)吸光光度法的理論依據(jù)研究光吸收的最基本定律研究光吸收的最基本定律布格布格( (Bouguer 1729年年) )朗伯（朗伯（1760年）定律：光吸年）定律：光吸收與溶液層收與溶液層厚度厚度成正比成正比比爾（比爾（1852年）定律：光吸收與溶液年）定律：光吸收與溶液濃度濃度成正比成正比二者的結(jié)合稱為朗伯二者的結(jié)合稱為朗伯- -比耳定律比耳定律 1. Lambert-Beer定律：當(dāng)一束平行單色光垂直照射到定律：當(dāng)一束平行單色光垂直照射到 樣品溶液時(shí)，溶液的吸光度與溶液的濃度及光程樣品溶液時(shí)，溶液的吸光度與溶液的濃度及光程 （溶液的厚度）成正比關(guān)系。（溶液的

7、厚度）成正比關(guān)系。 數(shù)學(xué)表達(dá)：數(shù)學(xué)表達(dá)：A-lgT=Ecl A：吸光度，：吸光度，T：透光率，：透光率，l：吸收池厚度，：吸收池厚度， c：溶液濃度，：溶液濃度，E：吸光系數(shù)：吸光系數(shù)注意：注意： 平行單色光平行單色光 均相介質(zhì)均相介質(zhì) 無發(fā)射、散射或光化學(xué)反應(yīng)無發(fā)射、散射或光化學(xué)反應(yīng)1%1cmEA = cl :摩爾吸光系數(shù)摩爾吸光系數(shù)A = Eclc: mol/Lc: g/100 mlA = cl :百分百分吸光系數(shù)吸光系數(shù)1%1cmE1%1cmE1%1cm1%1cm10EME 關(guān)關(guān)系系：與與摩爾吸光系數(shù)摩爾吸光系數(shù)的討論的討論u吸收物質(zhì)在一定波長(zhǎng)和溶劑條件下的特征常數(shù)；吸收物質(zhì)在一定波長(zhǎng)和

8、溶劑條件下的特征常數(shù)；u不隨濃度不隨濃度c和光程長(zhǎng)度和光程長(zhǎng)度l的改變而改變。在溫度和波的改變而改變。在溫度和波 長(zhǎng)等條件一定時(shí)，長(zhǎng)等條件一定時(shí)，僅與吸收物質(zhì)本身的性質(zhì)有僅與吸收物質(zhì)本身的性質(zhì)有 關(guān)，與待測(cè)物濃度無關(guān)；關(guān)，與待測(cè)物濃度無關(guān)；u可作為定性鑒定的參數(shù)；可作為定性鑒定的參數(shù)；u同一吸收物質(zhì)在不同波長(zhǎng)下的同一吸收物質(zhì)在不同波長(zhǎng)下的值不同。在最大吸值不同。在最大吸 收波長(zhǎng)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，也反表明了該吸收物質(zhì)最大限度的吸光能力，也反 映了光度法測(cè)定該物質(zhì)可能達(dá)到的最大靈敏度。映了光度法測(cè)定

9、該物質(zhì)可能達(dá)到的最大靈敏度。umax越大，表明該物質(zhì)的吸光能力越強(qiáng)，用光度法越大，表明該物質(zhì)的吸光能力越強(qiáng)，用光度法 測(cè)定該物質(zhì)的靈敏度越高。測(cè)定該物質(zhì)的靈敏度越高。 = 104105：強(qiáng)吸收；：強(qiáng)吸收；102 ：弱吸收。：弱吸收。Lambert-Beer定律吸光光度法的理論基礎(chǔ)和定量測(cè)定定律吸光光度法的理論基礎(chǔ)和定量測(cè)定的依據(jù)，應(yīng)用于各種光度法的吸收測(cè)量。的依據(jù)，應(yīng)用于各種光度法的吸收測(cè)量。Lambert-Beer定律的加合性定律的加合性A=Aa+Ab+Ac+10.1.3 偏離偏離Beer定律的因素定律的因素標(biāo)準(zhǔn)曲線法測(cè)定未知溶液的濃度標(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

10、時(shí)，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（尤其當(dāng)溶液濃度較高時(shí)），這種現(xiàn)象稱為對(duì)種現(xiàn)象稱為對(duì)Lambert-Beer定定律的偏離。律的偏離。1. 化學(xué)因素化學(xué)因素Lambert-Beer定律的假定：定律的假定：所有的吸光質(zhì)點(diǎn)之間所有的吸光質(zhì)點(diǎn)之間不發(fā)生相互作用不發(fā)生相互作用；假定只有在稀溶液；假定只有在稀溶液( (c102 mol/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)生締合等相互作用，直接影響了對(duì)光的吸收。生締合等相互作用，直接影響了對(duì)光的吸收。故：故：Lambert-Beer定律定律只適用于稀溶液只適用于稀溶液溶液中存在離解、締合、互變異構(gòu)、配合物形成等，溶液中存在離解

11、、締合、互變異構(gòu)、配合物形成等，使吸光質(zhì)點(diǎn)的濃度發(fā)生變化，影響吸光度。使吸光質(zhì)點(diǎn)的濃度發(fā)生變化，影響吸光度。例：鉻酸鹽或重鉻酸鹽溶液中存在下列平衡：例：鉻酸鹽或重鉻酸鹽溶液中存在下列平衡： Cr42- + 2H = Cr272- + H2溶液中溶液中Cr42-、 Cr272-的顏色不同，吸光性質(zhì)也不的顏色不同，吸光性質(zhì)也不相同。故：此時(shí)溶液相同。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。2.光學(xué)因素光學(xué)因素( (1) )非單色光非單色光0201)(020110201)(0201020102010201210212112110lglg1010101010IIIIclETAIIIIIII

12、IIIIITIIclEEclEEclEclEclEEcl E1=E2A=EclE1E2吸光度降低吸光度降低負(fù)偏差負(fù)偏差譜帶寬度譜帶寬度( (2) )雜散光雜散光不在譜帶寬度范圍內(nèi)不在譜帶寬度范圍內(nèi)正正偏偏差差增增大大吸吸收收雜雜散散光光負(fù)負(fù)偏偏差差減減小小不不吸吸收收雜雜散散光光 AIIIIIIAIIIIIIIIIIASSSSSS00000lg( (3) )散射光和反射光散射光和反射光 譜帶寬度范圍內(nèi)譜帶寬度范圍內(nèi)散射光：真溶液散射光：真溶液空白對(duì)比補(bǔ)償空白對(duì)比補(bǔ)償 渾濁溶液渾濁溶液A偏高偏高反射光反射光 A偏高偏高2121nnnnIIRr ( (4) )非平行光非平行光 A偏高偏高3. .透

13、光率的測(cè)量誤差透光率的測(cè)量誤差（1）暗噪聲）暗噪聲4343036807020lg4340.A,.T.ATTT.cc 最最小小誤誤差差讀讀數(shù)數(shù)的的最最適適范范圍圍光電檢測(cè)器或熱檢測(cè)器與放大電路等各部件的不確光電檢測(cè)器或熱檢測(cè)器與放大電路等各部件的不確定性引起。定性引起。（2）信號(hào)（散粒）噪聲）信號(hào)（散粒）噪聲11lg4340 TTK.cc分子軌道理論：分子軌道理論：一個(gè)成鍵軌道必定有一個(gè)一個(gè)成鍵軌道必定有一個(gè)相應(yīng)的反鍵軌道。通常外相應(yīng)的反鍵軌道。通常外層電子均處于分子軌道的層電子均處于分子軌道的基態(tài)，即成鍵軌道或非鍵基態(tài)，即成鍵軌道或非鍵軌道上。軌道上。10.2 紫外紫外- -可見吸收光譜和分子

14、結(jié)構(gòu)的關(guān)系可見吸收光譜和分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系 10.2.1 電子的躍遷類型電子的躍遷類型躍遷類型躍遷類型有機(jī)化合物的紫外有機(jī)化合物的紫外- -可見吸收光譜，是其分子中外層價(jià)可見吸收光譜，是其分子中外層價(jià)電子躍遷的結(jié)果：電子躍遷的結(jié)果：電子、電子、電子、電子、n（p）電子。）電子。軌道：電子圍繞分子或原子運(yùn)動(dòng)的概率分布。軌道：電子圍繞分子或原子運(yùn)動(dòng)的概率分布。分子軌道：當(dāng)兩個(gè)原子靠近而結(jié)合成分子時(shí)，兩個(gè)原子分子軌道：當(dāng)兩個(gè)原子靠近而結(jié)合成分子時(shí)，兩個(gè)原子的原子軌道線性組合生成兩個(gè)分子軌道。的原子軌道線性組合生成兩個(gè)分子軌道。一個(gè)分子軌道具有低能量一個(gè)分子軌道具有低能量成鍵軌道成鍵軌道一個(gè)分子軌道具有高

15、能量一個(gè)分子軌道具有高能量反鍵軌道反鍵軌道分子中分子中n電子的能級(jí)，基本上保持原來原子狀態(tài)的能級(jí)電子的能級(jí)，基本上保持原來原子狀態(tài)的能級(jí)非鍵軌道非鍵軌道（比成鍵軌道能級(jí)高，比反鍵軌道能級(jí)低）（比成鍵軌道能級(jí)高，比反鍵軌道能級(jí)低） 當(dāng)外層電子吸收紫外或當(dāng)外層電子吸收紫外或可見輻射后，就從基態(tài)向激可見輻射后，就從基態(tài)向激發(fā)態(tài)發(fā)態(tài)( (反鍵軌道反鍵軌道) )躍遷。躍遷。有機(jī)有機(jī)化合物：化合物：、 、n、n、電荷遷、電荷遷移躍遷。移躍遷。無機(jī)化合物：無機(jī)化合物：電荷遷移躍遷電荷遷移躍遷、配位場(chǎng)躍遷。、配位場(chǎng)躍遷。（1）躍遷躍遷處于處于成鍵軌道上的電子吸收光能后躍遷到成鍵軌道上的電子吸收光能后躍遷到反反

16、鍵軌道。鍵軌道。 所需能量最大所需能量最大吸收光譜位于遠(yuǎn)紫外區(qū)吸收光譜位于遠(yuǎn)紫外區(qū) ( (104例如：不飽和烴、共軛烯烴和芳香烴類。例如：不飽和烴、共軛烯烴和芳香烴類。 乙烯：乙烯：max 165 nm，104 。共軛向長(zhǎng)波移動(dòng)：丁二烯：共軛向長(zhǎng)波移動(dòng)：丁二烯：max 217 nm，=21000 （3）n躍遷躍遷含有雜原子不飽和基團(tuán)的化合物，其非鍵軌道中孤對(duì)含有雜原子不飽和基團(tuán)的化合物，其非鍵軌道中孤對(duì)電子吸收能量后，向電子吸收能量后，向反鍵軌道反鍵軌道躍遷。躍遷。所需能量最低所需能量最低吸收波長(zhǎng)：吸收波長(zhǎng)：200400 nm弱吸收，弱吸收，= 10100分子中孤對(duì)電子和分子中孤對(duì)電子和鍵同時(shí)

17、存在時(shí)發(fā)生鍵同時(shí)存在時(shí)發(fā)生n 躍遷躍遷例如：丙酮：例如：丙酮：max為為279 nm，= 22（溶劑環(huán)己烷（溶劑環(huán)己烷) )。（4）n躍遷躍遷含含N、O、S和鹵素等雜原子基團(tuán)化合物，其雜原子中和鹵素等雜原子基團(tuán)化合物，其雜原子中孤對(duì)電子吸收能量后向孤對(duì)電子吸收能量后向反鍵軌道反鍵軌道躍遷。躍遷。所需能量較大所需能量較大吸收光譜大部分在遠(yuǎn)紫外區(qū)，近紫外區(qū)仍不易觀察吸收光譜大部分在遠(yuǎn)紫外區(qū)，近紫外區(qū)仍不易觀察（吸收波長(zhǎng)為（吸收波長(zhǎng)為200nm）例如：一氯甲烷：例如：一氯甲烷：max 173nm，甲醇：，甲醇：max 183nm， 三甲基胺：三甲基胺：max 227nm。10.2.2 吸收帶及其與分

18、子結(jié)構(gòu)的關(guān)系吸收帶及其與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系 R帶帶 由由n躍遷引起的吸收帶，是雜原子不飽和基團(tuán)躍遷引起的吸收帶，是雜原子不飽和基團(tuán) 生色團(tuán)的特征。生色團(tuán)的特征。 n * *躍遷引起躍遷引起 C=O、NO2、 NO、 N=N 300 nm 弱帶（弱帶（ 104）隨共軛系統(tǒng)延長(zhǎng)，隨共軛系統(tǒng)延長(zhǎng)， * *躍遷的吸收帶向長(zhǎng)波方向移躍遷的吸收帶向長(zhǎng)波方向移動(dòng)，吸收強(qiáng)度增強(qiáng)動(dòng)，吸收強(qiáng)度增強(qiáng)B帶帶芳香族（包括雜芳香族）化合物特征吸收帶。芳香族（包括雜芳香族）化合物特征吸收帶。 * *躍遷引起躍遷引起256 nm 200在氣態(tài)或非極性溶劑中，苯及其許多同系物的在氣態(tài)或非極性溶劑中，苯及其許多同系物的B譜具譜具有有

19、精細(xì)結(jié)構(gòu)（多重吸收帶）精細(xì)結(jié)構(gòu)（多重吸收帶）原因：振動(dòng)躍遷在基態(tài)電子上的躍遷上的疊加原因：振動(dòng)躍遷在基態(tài)電子上的躍遷上的疊加蒸氣：孤立分子震動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)蒸氣：孤立分子震動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)溶液：部分振動(dòng)能力溶液：部分振動(dòng)能力極性溶劑：不表現(xiàn)振動(dòng)光譜，精細(xì)結(jié)構(gòu)消失極性溶劑：不表現(xiàn)振動(dòng)光譜，精細(xì)結(jié)構(gòu)消失E帶帶芳香族（包括雜芳香族）化合物特征吸收帶。芳香族（包括雜芳香族）化合物特征吸收帶。 * *躍遷引起躍遷引起E1帶出現(xiàn)在帶出現(xiàn)在180 nm（ = 4.7104） E2帶出現(xiàn)在帶出現(xiàn)在200 nm（ = 7.0105）當(dāng)苯環(huán)上有取代基時(shí)，苯的三個(gè)特征譜帶都會(huì)發(fā)生當(dāng)苯環(huán)上有取代基時(shí)，苯的三個(gè)特征譜帶都會(huì)發(fā)生

20、顯著的變化，其中影響較大的是顯著的變化，其中影響較大的是E2帶和帶和B帶。帶。10.2.3 影響吸收帶的因素影響吸收帶的因素位阻影響位阻影響（1）結(jié)構(gòu)因素）結(jié)構(gòu)因素異構(gòu)現(xiàn)象異構(gòu)現(xiàn)象 跨環(huán)效應(yīng)跨環(huán)效應(yīng)在有些在有些- -、- -不飽和酮中，雖然雙鍵與酮基不產(chǎn)生不飽和酮中，雖然雙鍵與酮基不產(chǎn)生共軛體系，但適當(dāng)?shù)亓Ⅲw排列，使羰基氧的孤電子對(duì)共軛體系，但適當(dāng)?shù)亓Ⅲw排列，使羰基氧的孤電子對(duì)和雙鍵的和雙鍵的 電子發(fā)生作用，以致使相當(dāng)于電子發(fā)生作用，以致使相當(dāng)于n躍遷躍遷的的R R吸收帶向上波移動(dòng)。同時(shí)其吸收強(qiáng)度增強(qiáng)。吸收帶向上波移動(dòng)。同時(shí)其吸收強(qiáng)度增強(qiáng)?；鶊F(tuán)的基團(tuán)的軌道與一個(gè)雜原子的軌道與一個(gè)雜原子的p軌道

21、有效交疊時(shí)，也會(huì)軌道有效交疊時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)跨環(huán)效應(yīng)出現(xiàn)跨環(huán)效應(yīng)（2）溶劑效應(yīng)）溶劑效應(yīng) 改變?nèi)軇O性，引起吸收帶形狀的變化。改變?nèi)軇O性，引起吸收帶形狀的變化。 非極性非極性極性，精細(xì)結(jié)構(gòu)消失，吸收帶變向平滑。極性，精細(xì)結(jié)構(gòu)消失，吸收帶變向平滑。 改變?nèi)軇O性，吸收帶的最大吸收波長(zhǎng)發(fā)生變化。改變?nèi)軇O性，吸收帶的最大吸收波長(zhǎng)發(fā)生變化。 非極性非極性極性，極性，躍遷：長(zhǎng)波移動(dòng)；躍遷：長(zhǎng)波移動(dòng)； n躍遷：短波移動(dòng)。躍遷：短波移動(dòng)。溶劑選擇：溶劑選擇：（1）溶劑應(yīng)能很好地溶解被測(cè)試樣，溶劑對(duì)溶質(zhì)應(yīng)該）溶劑應(yīng)能很好地溶解被測(cè)試樣，溶劑對(duì)溶質(zhì)應(yīng)該 是惰性的。即所成溶液應(yīng)具有良好的化學(xué)和光化是惰性的。即所成

22、溶液應(yīng)具有良好的化學(xué)和光化 學(xué)穩(wěn)定性。學(xué)穩(wěn)定性。 （2）在溶解度允許的范圍內(nèi)，盡量選擇極性較小的溶）在溶解度允許的范圍內(nèi)，盡量選擇極性較小的溶 劑。劑。（3）溶劑在樣品的吸收光譜區(qū)應(yīng)無明顯吸收。）溶劑在樣品的吸收光譜區(qū)應(yīng)無明顯吸收。（3）pH的影響的影響酸性、中性、堿性都有明顯影響酸性、中性、堿性都有明顯影響10.3 紫外紫外- -可見分光光度計(jì)可見分光光度計(jì)0.XXX光源光源單色器單色器吸收池吸收池檢測(cè)器檢測(cè)器信號(hào)處理信號(hào)處理及顯示器及顯示器I0It未考慮吸收池和溶劑對(duì)光子的作用未考慮吸收池和溶劑對(duì)光子的作用 A=lg (I0 / It )lg(1/T)10.3.1 主要部件主要部件1. 光

23、源光源 發(fā)出所需波長(zhǎng)范圍內(nèi)的連續(xù)光譜，有足夠的光強(qiáng)度，發(fā)出所需波長(zhǎng)范圍內(nèi)的連續(xù)光譜，有足夠的光強(qiáng)度，穩(wěn)定，發(fā)光面積小，連續(xù)光譜。穩(wěn)定，發(fā)光面積小，連續(xù)光譜。 紫外區(qū)：紫外區(qū)：氫燈，氘燈氫燈，氘燈 可見區(qū)：可見區(qū)：鎢燈，鹵鎢燈鎢燈，鹵鎢燈光源光源波長(zhǎng)范圍波長(zhǎng)范圍( (nm) )適用于適用于氫燈氫燈185375紫外紫外氘燈氘燈185400紫外紫外鎢燈鎢燈3202500可見，近紅外可見，近紅外鹵鎢燈鹵鎢燈2502000紫外，可見，近紅紫外，可見，近紅外外氙燈氙燈1801000紫外、可見（熒光）紫外、可見（熒光）能斯特?zé)裟芩固責(zé)?0003500紅外紅外空心陰極燈空心陰極燈特有特有原子光譜原子光譜激光光

24、源激光光源特有特有各種譜學(xué)手段各種譜學(xué)手段氙燈氙燈氫燈氫燈鎢燈鎢燈2. 單色器單色器將光源發(fā)出的連續(xù)光譜按波長(zhǎng)順序色散，并從將光源發(fā)出的連續(xù)光譜按波長(zhǎng)順序色散，并從中分離出一定寬度譜帶的裝置。中分離出一定寬度譜帶的裝置。 進(jìn)口狹縫：光源的光由此進(jìn)入單色器；進(jìn)口狹縫：光源的光由此進(jìn)入單色器； 準(zhǔn)直鏡：透鏡或返射鏡使入射光成為平行光束；準(zhǔn)直鏡：透鏡或返射鏡使入射光成為平行光束； 色散元件：將復(fù)合光分解成單色光；色散元件：將復(fù)合光分解成單色光；棱鏡或光柵棱鏡或光柵； 聚焦透鏡：透鏡或凹面反射鏡，將分光后所得單色光聚焦透鏡：透鏡或凹面反射鏡，將分光后所得單色光 聚焦至出射狹縫；聚焦至出射狹縫； 出口狹

25、縫。出口狹縫。棱鏡棱鏡：玻璃：玻璃3503200nm，石英，石英1854000nm光柵光柵：波長(zhǎng)范圍寬，色散均勻，分辨性能好，使用方便：波長(zhǎng)范圍寬，色散均勻，分辨性能好，使用方便3. 吸收池（比色皿）吸收池（比色皿）厚度厚度( (光程光程) )：0.5, 1, 2, 3, 5cm材質(zhì)：光學(xué)玻璃吸收池材質(zhì)：光學(xué)玻璃吸收池可見光區(qū)可見光區(qū) 熔融石英吸收池熔融石英吸收池可見、紫外光區(qū)可見、紫外光區(qū)匹配匹配4. 檢測(cè)器檢測(cè)器10.3.2 光學(xué)性能與類型光學(xué)性能與類型1. 光學(xué)性能光學(xué)性能u波長(zhǎng)范圍：波長(zhǎng)范圍：195820 nmu波長(zhǎng)準(zhǔn)確度：顯示值與實(shí)際值之間的誤差波長(zhǎng)準(zhǔn)確度：顯示值與實(shí)際值之間的誤差0

26、.5 nmu波長(zhǎng)重現(xiàn)（復(fù)）性波長(zhǎng)重現(xiàn)（復(fù)）性：0.5 nmu透光率測(cè)量范圍透光率測(cè)量范圍：0150%（T）u吸光度測(cè)量范圍吸光度測(cè)量范圍：-0.1730 +2.00（A）u光度準(zhǔn)確度：透光率滿量程誤差光度準(zhǔn)確度：透光率滿量程誤差0.5 %u光度重復(fù)性：重復(fù)測(cè)量透光率的變動(dòng)性光度重復(fù)性：重復(fù)測(cè)量透光率的變動(dòng)性0.5 %u分辨率：?jiǎn)紊鞣直鎯蓷l靠近的譜線的能力。分辨率：?jiǎn)紊鞣直鎯蓷l靠近的譜線的能力。u雜散光：以測(cè)光信號(hào)較弱的波長(zhǎng)處所含雜散光強(qiáng)度百雜散光：以測(cè)光信號(hào)較弱的波長(zhǎng)處所含雜散光強(qiáng)度百 分比為指標(biāo)。如：分比為指標(biāo)。如：220 nm處處NaI0.5 %2. 基本的光路類型基本的光路類型（1）

27、單光束分光光度計(jì)）單光束分光光度計(jì)簡(jiǎn)單，價(jià)廉，適于在給定波簡(jiǎn)單，價(jià)廉，適于在給定波長(zhǎng)處測(cè)量吸光度或透光度，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，一般不能作全波段光譜掃描，要求光源和檢測(cè)器具有很高要求光源和檢測(cè)器具有很高的穩(wěn)定性。的穩(wěn)定性。（2）雙光束分光光度計(jì)）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、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，價(jià)格較高。析。儀器復(fù)雜，價(jià)格較高。（3）二極管陣列檢測(cè)分光）二極管陣列檢測(cè)分光光度計(jì)光度計(jì)由光源發(fā)出，色差聚光

28、鏡由光源發(fā)出，色差聚光鏡聚焦后的多色光通過樣品聚焦后的多色光通過樣品池，再聚焦于多色儀的入池，再聚焦于多色儀的入口狹縫上。透過光經(jīng)全息口狹縫上。透過光經(jīng)全息柵表面色散并投射到二極柵表面色散并投射到二極管陣列檢測(cè)二極管陣列的管陣列檢測(cè)二極管陣列的電子系統(tǒng)。電子系統(tǒng)。 紫外紫外- -可見分光光度計(jì)可見分光光度計(jì)補(bǔ)充：分光光度計(jì)的校正補(bǔ)充：分光光度計(jì)的校正1. 波長(zhǎng)的校正波長(zhǎng)的校正F線（線（486.13 nm）C線（線（656.28 nm）可見光區(qū)可見光區(qū)紫外光區(qū)：苯蒸氣紫外光區(qū)：苯蒸氣2. 吸光度的校正吸光度的校正硫酸銅、硫酸鈷銨、硫酸銅、硫酸鈷銨、鉻酸鉀鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)準(zhǔn)溶液3. 吸收池的校正吸

29、收池的校正A:試樣溶液；試樣溶液； B:參比溶液參比溶液A:參比溶液；參比溶液； B:試樣溶液試樣溶液A1%AB10.4 定性和定量分析方法定性和定量分析方法10.4.1 定性鑒別和純度檢測(cè)定性鑒別和純度檢測(cè) 定性鑒別的依據(jù)定性鑒別的依據(jù)吸收光譜的特征吸收光譜的特征 吸收光譜的形狀吸收光譜的形狀 吸收峰的數(shù)目吸收峰的數(shù)目 吸收峰的位置（波長(zhǎng)）吸收峰的位置（波長(zhǎng)） 吸收峰的強(qiáng)度吸收峰的強(qiáng)度 相應(yīng)的吸光系數(shù)相應(yīng)的吸光系數(shù)1. 定性鑒別定性鑒別（1）對(duì)比吸收光譜特征數(shù)據(jù)）對(duì)比吸收光譜特征數(shù)據(jù) （2）對(duì)比吸光度（或吸光系數(shù)）的比值）對(duì)比吸光度（或吸光系數(shù)）的比值 212121EEclEclEAA 45

30、3153881701550361278361.AA.AA 例：例：VB12（3）對(duì)比吸收光譜的一致性）對(duì)比吸收光譜的一致性 將試樣與已知標(biāo)準(zhǔn)品配成相同濃度的溶液，在同一將試樣與已知標(biāo)準(zhǔn)品配成相同濃度的溶液，在同一條件下分別描繪吸收光譜，核對(duì)其一致性。條件下分別描繪吸收光譜，核對(duì)其一致性。10.4.2 純度檢測(cè)純度檢測(cè)u化合物無吸收，雜質(zhì)有較強(qiáng)吸收，少量雜質(zhì)可被化合物無吸收，雜質(zhì)有較強(qiáng)吸收，少量雜質(zhì)可被 檢測(cè)檢測(cè)u化合物有強(qiáng)吸收，雜質(zhì)弱吸收或無吸收，化合物化合物有強(qiáng)吸收，雜質(zhì)弱吸收或無吸收，化合物 吸光系數(shù)降低吸光系數(shù)降低u雜質(zhì)吸收強(qiáng)于化合物吸收，吸光系數(shù)增大雜質(zhì)吸收強(qiáng)于化合物吸收，吸光系數(shù)增大

31、u雜質(zhì)有吸收，可使化合物吸收光譜變形雜質(zhì)有吸收，可使化合物吸收光譜變形（1）雜質(zhì)檢查）雜質(zhì)檢查（2）雜質(zhì)的限量檢測(cè)）雜質(zhì)的限量檢測(cè)通常用峰谷吸收度的比值控制雜質(zhì)限量通常用峰谷吸收度的比值控制雜質(zhì)限量10.4.2 單組分樣品的定量方法單組分樣品的定量方法u選擇吸收峰處，提高靈敏度，減少測(cè)量誤差選擇吸收峰處，提高靈敏度，減少測(cè)量誤差u選擇無其他物質(zhì)干擾，較高的吸收峰選擇無其他物質(zhì)干擾，較高的吸收峰u不選擇末端吸收不選擇末端吸收u溶劑不干擾被測(cè)組分的測(cè)定溶劑不干擾被測(cè)組分的測(cè)定u組分測(cè)定波長(zhǎng)大于溶劑的截止波長(zhǎng)組分測(cè)定波長(zhǎng)大于溶劑的截止波長(zhǎng)1. 吸光系數(shù)法吸光系數(shù)法lEAc%11cm (g/100mL

32、)002000)1207(414041401cm207nm361B1101%1cm12./.c.E 解：解：計(jì)算溶液濃度。計(jì)算溶液濃度。的吸光度為的吸光度為吸收池中，測(cè)得的溶液吸收池中，測(cè)得的溶液盛于盛于，是是處的處的的水溶液在的水溶液在維生素維生素例例%EE.clAEE.A.198100207203100)()(B20310025005070)(5070361nm1cm1000mL25.00mgB2101%1cm1%1cm121%1cm1%1cm12 標(biāo)標(biāo)樣樣樣樣樣品樣品解：解：和質(zhì)量分?jǐn)?shù)。和質(zhì)量分?jǐn)?shù)。計(jì)算樣品的計(jì)算樣品的，為為處測(cè)得吸光度處測(cè)得吸光度吸收池中，在吸收池中，在盛于盛于后，后，

33、用水溶成用水溶成樣品樣品維生素維生素例例2. 標(biāo)準(zhǔn)曲線法標(biāo)準(zhǔn)曲線法u配制一系列濃度不同的標(biāo)準(zhǔn)溶液，配制一系列濃度不同的標(biāo)準(zhǔn)溶液， 在測(cè)定條件相同條件下，分別測(cè)定在測(cè)定條件相同條件下，分別測(cè)定 吸光度，以標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為橫坐標(biāo)吸光度，以標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為橫坐標(biāo) ，相應(yīng)吸光度為縱坐標(biāo)，繪制，相應(yīng)吸光度為縱坐標(biāo)，繪制A-c 關(guān)系圖。在相同條件下，測(cè)出樣品關(guān)系圖。在相同條件下，測(cè)出樣品 溶液吸光度，從標(biāo)準(zhǔn)曲線中查出樣溶液吸光度，從標(biāo)準(zhǔn)曲線中查出樣 品溶液的濃度品溶液的濃度。例如：蘆丁含量測(cè)定例如：蘆丁含量測(cè)定25mL3.0mg25mL5mL0mg/mL2000樣品樣品標(biāo)樣標(biāo)樣分別移取分別移取 .3. 對(duì)照法

34、對(duì)照法標(biāo)標(biāo)樣樣標(biāo)標(biāo)樣樣樣樣標(biāo)標(biāo)樣樣標(biāo)標(biāo)樣樣樣樣標(biāo)標(biāo)標(biāo)標(biāo)同同一一波波長(zhǎng)長(zhǎng)同同種種物物質(zhì)質(zhì)，同同臺(tái)臺(tái)儀儀器器，AAccccAAlcEAlcEA 1%1cm1%1cm10.4.3 計(jì)算分光光度法簡(jiǎn)介計(jì)算分光光度法簡(jiǎn)介測(cè)量依據(jù)測(cè)量依據(jù)吸光度的加和性：吸光度的加和性：n21A.AAA u兩組分吸收光譜不重疊兩組分吸收光譜不重疊 （互不干擾）（互不干擾） 在在 處測(cè)定組分處測(cè)定組分a, 在在 處處測(cè)測(cè) 組分組分b12b2aa2ba2bEcEAc u兩組分吸收光譜部分重疊兩組分吸收光譜部分重疊 ：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)1aca1a1aaa1a1EAccEA 由由bb2

35、aa2b2a2ba2cEcEAAA 由由ba2b2a22a1a11 AEEAE；和和測(cè)測(cè)定定；測(cè)測(cè)定定過過程程：u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1. 解線性方程組法解線性方程組法過程：過程：baAEEAEE 2b2a22ba1b1a11；和和測(cè)定測(cè)定；和和測(cè)定測(cè)定bb1aa1b1a1ba1cEcEAAA bb2aa2b2a2ba2cEcEAAA b1a2b2a1b1ba2b2ba1aEEEEEAEAc b1a2b2a1a2ba1a1ba2bEEEEEAEAc 2. 雙波長(zhǎng)法雙波長(zhǎng)法b2a22b1a11AAAAAA lcEEAAAAAaaa12a1a212)

36、( b2b121bAA 和和的的等等吸吸收收點(diǎn)點(diǎn)選選足足夠夠大大；條條件件：abbb021AAAA lEAlEEAcaa1a2a)( 3. 導(dǎo)數(shù)光譜法導(dǎo)數(shù)光譜法 10.4.4 光電比色法光電比色法1.顯色反應(yīng)及其條件顯色反應(yīng)及其條件顯色反應(yīng)：在可見分光光度法中，將試樣組分轉(zhuǎn)變成顯色反應(yīng)：在可見分光光度法中，將試樣組分轉(zhuǎn)變成 有色化合物的化學(xué)反應(yīng)。有色化合物的化學(xué)反應(yīng)。顯色劑：與被測(cè)組分化合生成有色物質(zhì)的試劑。顯色劑：與被測(cè)組分化合生成有色物質(zhì)的試劑。 1）顯色反應(yīng)的要求：）顯色反應(yīng)的要求：被測(cè)物與生成有色物有確定的定量關(guān)系；被測(cè)物與生成有色物有確定的定量關(guān)系；反應(yīng)產(chǎn)物有足夠穩(wěn)定性；反應(yīng)產(chǎn)物有足

37、夠穩(wěn)定性；反應(yīng)產(chǎn)物與試劑顏色有明顯差別反應(yīng)產(chǎn)物與試劑顏色有明顯差別反應(yīng)產(chǎn)物摩爾吸光系數(shù)足夠大，靈敏度高；反應(yīng)產(chǎn)物摩爾吸光系數(shù)足夠大，靈敏度高；選擇性好。選擇性好。2）反應(yīng)條件的影響）反應(yīng)條件的影響溶劑與試劑溶劑與試劑 用量、性質(zhì)用量、性質(zhì)吸光度吸光度A與顯色劑用量與顯色劑用量cR的關(guān)系會(huì)出現(xiàn)如圖所的關(guān)系會(huì)出現(xiàn)如圖所示的幾種情況。選擇曲線變化平坦處。示的幾種情況。選擇曲線變化平坦處。酸堿度酸堿度 在相同實(shí)驗(yàn)條件下，分別測(cè)定不同在相同實(shí)驗(yàn)條件下，分別測(cè)定不同pH值條件下顯色值條件下顯色 溶液的吸光度。選擇曲線中吸光度較大且恒定的平溶液的吸光度。選擇曲線中吸光度較大且恒定的平 坦區(qū)所對(duì)應(yīng)的坦區(qū)所對(duì)應(yīng)

38、的pH范圍。范圍。 緩沖溶液保持溶液緩沖溶液保持溶液pH時(shí)間時(shí)間 實(shí)驗(yàn)確定實(shí)驗(yàn)確定溫度及其他溫度及其他3）反應(yīng)條件的控制）反應(yīng)條件的控制2. 測(cè)定方法測(cè)定方法各種類型的紫外可見分光光度計(jì)和相應(yīng)的各種測(cè)定方各種類型的紫外可見分光光度計(jì)和相應(yīng)的各種測(cè)定方法。法。10.5 有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)研究簡(jiǎn)介有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)研究簡(jiǎn)介 10.5.1 有機(jī)化合物的紫外吸收光譜有機(jī)化合物的紫外吸收光譜1. 飽和碳?xì)浠衔镲柡吞細(xì)浠衔?只能產(chǎn)生只能產(chǎn)生*躍遷，吸收峰在真空紫外區(qū)躍遷，吸收峰在真空紫外區(qū)2. 含孤立助色團(tuán)和生色團(tuán)的飽和有機(jī)化合物含孤立助色團(tuán)和生色團(tuán)的飽和有機(jī)化合物 當(dāng)飽和單鍵碳?xì)浠衔镏械臍湓颖谎酢⒌?、鹵素當(dāng)飽和單鍵碳?xì)浠衔镏械臍湓颖谎酢⒌?、鹵素、硫等雜原子取代時(shí)，產(chǎn)生、硫等雜原子取代時(shí)，產(chǎn)生n*躍遷、吸收峰向長(zhǎng)躍遷、吸收峰向長(zhǎng)波方向移動(dòng)。波方向移動(dòng)。通過共軛作用，形成大通過共軛作用，形成大鍵，吸收峰向長(zhǎng)波方向移動(dòng)鍵，吸收峰向長(zhǎng)波方向移動(dòng)( (紅移紅移) )，吸收強(qiáng)度也明顯增加。，吸收強(qiáng)度也明顯增加。3.共軛烯烴共軛烯烴均含有羰基，存在均含有羰基，存在n、三種電子，能實(shí)現(xiàn)三種電子，能實(shí)現(xiàn)n*躍躍遷遷( (270300nm，=1020)