第三章 紫外-可見光譜法

第三章紫外-可見光譜法湖南中醫(yī)藥高等?？茖W校藥學系藥物化學教研室蔣梅香紫外-可見分光光度法理論基礎1紫外-可見分光光度計2實用分析技術3主要內容理論基礎1什么是紫外-可見分光光度法？通過被測物質在紫外光區(qū)或可見光區(qū)的特定波長處或一定波長范圍內的吸光程度，對該物質進行定性和定量分析的方法。光的基本性質1電磁輻射有什么特性？波動性粒子性σE光的折射光的反射光的偏振光的散射光電效應光的波粒二象性

結論:一定波長的光具有一定的能量，波長λ越長(頻率υ越低)，光子的能量E越低。

波粒二象性

從射線到無線電波都是電磁輻射，它們在性質上是相同的，僅僅是波長或頻率不同，即能量不同。

光的基本性質1電磁波譜：把電磁輻射按波長或頻率的順序排列起來。波長射線x射線紫外光紅外光微波無線電波10-3nm10nm400

nm104nm0.1cm10cm103cm105cm可見光400～760nm0.1nm～10nm~760nm~0.1cm0.1cm～1m1m～1000m10nm~200nm200~400nm遠紫外近紫外（真空紫外）0.76~2.5μm2.5~50μm近紅外中紅外50~1000μmm遠紅外光的基本性質1單色光復合光單一波長的光由不同波長的光組合而成的光白光青藍青綠黃橙紅紫藍互補色可見光/nm顏色互補光400-450紫黃綠450-480藍黃480-490綠藍橙490-500藍綠紅500-560綠紅紫560-580黃綠紫580-610黃藍610-650橙綠藍650-760紅藍綠不同顏色的可見光波長及其互補光藍黃紫紅綠紫黃綠綠藍橙紅藍綠非光譜法不以光的波長為特征訊號例如折射法，濁度法，旋光法光譜法光學分析法在光（或其它能量）的作用下，通過測量物質產(chǎn)生的發(fā)射光、吸收光或散射光的波長和強度來進行分析的方法。分為：吸收光譜法，發(fā)射光譜法根據(jù)物質與輻射能間作用的性質不同，光學分析法又分為光譜法和非光譜法。M+熱M+熒光或磷光M+

h

M*基態(tài)激發(fā)態(tài)E0

（△E）Ei物質對光的吸收滿足Plank條件物質的電子結構不同，所能吸收光的波長也不同，這就構成了物質對光的選擇吸收基礎。物質對光的選擇性吸收價電子：σ電子→飽和的單鍵

π電子→不飽和的雙鍵

n電子→非鍵電子紫外-可見吸收光譜法是分子中的價電子吸收一定波長的光在不同的分子軌道之間躍遷而產(chǎn)生。定性基本原理有機化合物的紫外—可見吸收光譜，是其分子中外層價電子躍遷的結果：分子軌道理論：一個成鍵軌道必定有一個相應的反鍵軌道。通常外層電子均處于分子軌道的基態(tài)，即成鍵軌道或非鍵軌道上。紫外-可見光范圍內，躍遷類型有σ→σ*、n→σ*、π→π*、n→π*

等,引起這些電子躍遷所需能量大小的順序為：σ→σ*

＞n→σ*

＞π→π*

＞n→π*σπnπ*σ*n→σ*π→π*n→π*⊿Eσ→σ*

分子中價電子能級及躍遷示意圖反鍵反鍵非鍵成鍵成鍵特點：ΔE很高，λ<150nm遠紫外弱吸收，e100飽和烴（甲烷，乙烷λ=135nm）1.σ→σ*

躍遷紫外吸收光譜分析中常用作溶劑，不干擾其他物質的紫外吸收光譜測定。特點：能量較低，集中在200nm左右。強吸收，一般吸光系數(shù)e10000不飽和基團（—C＝C—，—C＝O）2.π→π*

躍遷共軛體系增加，吸收峰向長波方向移動，且吸光系數(shù)增大。共軛雙鍵數(shù)越多，趨勢越明顯。特點：能量低，300nm左右。弱吸收，e100

含雜原子不飽和基團（—C≡N，C＝O）

3.n→π*躍遷例如，丙酮在具有π→π*躍遷的強吸收外,279nm處還有n→π*躍遷的弱吸收(ε=10~30)。特點：

ΔE較高，λ200nm左右弱吸收，e<100

含未共用電子對的飽和基團（—OH，—NH2，鹵代烴等

）

4.n→σ*

躍遷含未共用電子對的飽和基團，λ≈200nm，弱吸收

4.n→σ*

躍遷

3.n→π*躍遷含雜原子不飽和基團,λ：300nm，弱吸收2.π→π*

躍遷不飽和基團,λ≈200nm強吸收1.σ→σ*

躍遷飽和烴，λ<150nm

躍遷類型有σ→σ*、n→σ*、π→π*和n→π*四種，其相對能量大小次序為：

σ→σ*>n→σ*>π→π*>n→π*

有機物最有用的吸收光譜是基于

n→π*和π→π*躍遷而產(chǎn)生的。當一束平行單色光，通過一均勻的溶液后，光的強度會減弱。I0=Ia+It入射光強度吸收光強度透過光強度二、光的吸收定律1、透光率(T)和吸光率(A)透光率(T)透光率定義:T取值為0.0%~100.0%全部吸收T=0.0%全部透射T=100.0%入射光強度

I0透射光強度It一束平行單色光光的吸收定律吸光度A吸光度1、吸光度與透光率成反比。2、吸光度具有加和性。在同一波長下，各組分吸光度具有加和性，A=A1+A2++An二、光的吸收定律2、Lambert-Beer定律K--吸光系數(shù)L--吸光液層的厚度(光程)，cmC--吸光物質的濃度，g/100ml,mol/L當一束平行單色光通過均勻、透明的含有吸光介質的稀溶液時，其吸光度與吸光溶液的濃度和吸光液層厚度的乘積成正比.化學因素：吸光物質不穩(wěn)定,濃度太大光學因素：非單色光，反射光，散射光，非平行光儀器因素偏離Beer定律的因素偏離Beer定律的因素二、光的吸收定律2、Lambert-Beer定律c：mol/Lc：g/100mLK

K

百分吸光系數(shù),100mL·g-1·cm-1吸光系數(shù)(K)入射光波長溫度與濃度無關,取值與濃度的單位相關物質的性質摩爾吸光系數(shù)，L·mol–1·cm-1二、光的吸收定律

物質對光的吸收特征，可用吸收曲線來描述。以波長λ為橫坐標，吸光度A為縱坐標作圖，得到的A—λ曲線即為紫外-可見吸收光譜(或紫外-可見吸收曲線)。三、紫外-可見吸收光譜1.吸收光譜

吸收峰：曲線上吸光度最大的地方；最大吸收波長(λmax)

：

最大吸收峰所對應的波長；肩峰：最大吸收峰旁邊的一個小的曲折；次峰：低于高吸收峰的峰；波谷：峰與峰之間吸光度最小的部位，即曲線中的低谷；最小吸收波長(λmin)：波谷所對應的波長；末端吸收：只在圖譜短波端呈現(xiàn)強吸收而不成峰形的部分。三、紫外-可見吸收光譜生色團有機化合物分子中，含有n→π*或π→π*躍遷的基團，即在紫外-可見光區(qū)內產(chǎn)生吸收的原子團。

如＞C＝C＜、＞C＝O、＞C＝S、—N＝N—、

—N＝O

等，能夠產(chǎn)生n→π*

或π→π*

躍遷。含有非鍵電子對的雜原子飽和基團,它們是能與生色團或飽和烴相連，使它們的吸收峰（λmax）向長波段移動并使吸收強度增加的基團，稱為助色團。

—OH、—NH2、—SH、—OR、—I、—Br、—Cl

助色團受基團、溶劑、酸度等影響，使化合物的吸收峰(λmax)

向長波段移動的效應稱為紅移或稱長移。常常伴隨有摩爾吸收系數(shù)(εmax)值增加的增色效應。εmax>104為強帶

紅移與藍移

紅移與藍移反之，受基團、溶劑、酸度等影響，使化合物的吸收峰（λmax）向短波段移動的效應稱為藍移，或稱短移。常常伴隨有摩爾吸光系數(shù)(εmax)值降低的減色效應。εmax<102為弱帶。

紫外可見吸收光譜主要取決于分子中價電子的能級躍遷，但分子的內部結構和外部環(huán)境都會對紫外可見吸收光譜產(chǎn)生影響。1、溶劑效應2、體系的pH影響3、溫度的影響2、影響吸收光譜的因素三、紫外-可見吸收光譜1.溶劑的影響

溶劑的極性強弱能影響紫外-可見吸收光譜的吸收峰波長、吸收強度及形狀。如改變溶劑的極性，會使吸收峰波長發(fā)生變化。異丙叉丙酮的溶劑效應吸收帶

正己烷

氯仿

甲醇

水

遷移方向

π→π*

230nm238nm237nm243nm向長波移動

n→π*

329nm315nm305nm305nm向短波移動

在溶劑能夠