紫外分光度法,實驗

第十章

紫外-可見分光光度法第一節(jié)概述第二節(jié)基本原理第三節(jié)紫外-可見光光度計

第四節(jié)分析條件選擇第五節(jié)定性與定量分析第六節(jié)應用2023/2/4基于物質(zhì)吸收紫外或可見光引起分子中價電子躍遷、產(chǎn)生分子吸收光譜與物質(zhì)組分之間的關系建立起來的分析方法，稱為紫外可見分光光度法。1.了解光學分析基本概述2.熟悉物質(zhì)對光的選擇性吸收3.掌握紫外-可見一可見分光光法特點4.掌握光的吸收定律5.掌握分光光度計的構造及原理6.熟悉顯色反應及顯色條件的選擇7.掌握紫外-可見分光光度法的測定原理8.熟悉測定方法及應用

本章要點2023/2/4第一節(jié)概述基于物質(zhì)光學性質(zhì)(電磁輻射或物質(zhì)與輻射作用)而建立起來的分析方法稱之。吸收光譜分析、發(fā)射光譜分析光學分析法：在光(或能量)作用下，通過測定物質(zhì)產(chǎn)生(發(fā)射、吸收或散射)光的波長和強度來進行定性、定量分析的方法。內(nèi)部能級變化.光譜分析法或光譜法非光譜分析法改變電磁波的傳播方向、速度等物理性質(zhì)進行分析的方法。內(nèi)部能級不變化,僅電磁輻射性質(zhì)改變

分子光譜分析、原子光譜分析按作用物分:按能級躍遷方向：按波長不同分：紅外、可見光、紫外光譜法等2023/2/4一、基本概念（一）電磁輻射和電磁波譜1．電磁輻射（電磁波，光是其中一種）：以巨大速度通過空間、不需要任何物質(zhì)作為傳播媒介的一種粒子流（能量）。2．電磁輻射的性質(zhì)：具有波、粒二向性波動性：光的反射、折射、偏振、干涉衍射現(xiàn)象。微粒性：光的吸收、放射、光電效應等現(xiàn)象。光子能量:E∝1/λ，λ↓E↑σ是波數(shù)，C=2.9979×108m/s例1:P1532023/2/4紫外--可見光在電磁波譜中的位置電磁輻射本質(zhì)是一樣的，區(qū)別在于頻率不一樣。

按波長不同排列起來就形成電磁波譜。表13-1

高能輻射區(qū)γ射線能量最高，來源于核能級躍遷

χ射線來自內(nèi)層電子能級的躍遷光學光譜區(qū)紫外光來自原子和分子外層電子能級的躍遷可見光紅外光來自分子振動和轉動能級的躍遷波譜區(qū)微波來自分子轉動能級及電子自旋能級躍遷無線電波來自原子核自旋能級的躍遷(10-3~10nm)(10nm~10μm)(0.1cm~1000m)電磁波譜：γ射線→X射線→紫外光→可見光→紅外光→微波→無線電波10-20.1nm10nm102nm103nm0.1cm100cm1cm103m|||||||波長

短長2023/2/4（二）原子光譜與分子光譜1、原子光譜：氣態(tài)原子或離子外層電子在不同能級間躍遷而產(chǎn)生的光譜。包括：原子吸收、原子放射、原子熒光光譜等。原子吸收輻射能條件：原子光譜為一條條彼此分立的線狀光譜。2、分子光譜：在輻射能作用下，分子內(nèi)能級間的躍起遷產(chǎn)生的光譜。包括：分子吸收、分子熒光光譜等。分子光譜產(chǎn)生的機制與原子光譜相同，但復雜得多，包括：電子運動、原子間振動、分子轉動三種不同運動。2023/2/4分子吸收外來輻射能后，其能量改變（ΔE）為：ΔE=ΔEe+ΔEv+ΔEr對多數(shù)分子而言，ΔEe

（電子）約為1-20ev，紫外可見ΔEv

（振動）約為0.05-1ev，近紅外、中紅外區(qū)ΔEr

（轉動）小于0.05ev，遠紅外、微波區(qū)ΔEe>ΔEv>ΔEr因無法獲得純粹的振動光譜和電子光譜，故分子光譜為帶狀光譜。分子光譜2023/2/4（三）吸收光譜與發(fā)射光譜1、吸收光譜：物質(zhì)由基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)時，對輻射能選擇性吸收而得到的原子或分子光譜。(1)紫外分光光度法(UV):λ∈(200~400nm),用于有機物定性、定量、

結構分析。(2)可見分光光度法(Vis):λ∈(400~760nm),用于有色物質(zhì)定量分析。(3)紅外分光光度法(IR):λ∈(2.5~50μm),用于有機物結構分析。(4)核磁共振譜(NMR)：原子核吸收無線電波，發(fā)生核自旋級躍

遷，產(chǎn)生光譜。用于分子結構分析。2023/2/4原子吸收/發(fā)射光譜法：原子外層電子能級躍遷分子吸收/發(fā)射光譜法：分子外層電子能級躍遷物質(zhì)由激發(fā)態(tài)躍遷至基態(tài)而產(chǎn)生的原子或分子光譜。包括：原子發(fā)射光譜、原子或分子熒光光譜、分子磷光光譜等。2、發(fā)射光譜：2023/2/4二、物質(zhì)對光的選擇性吸收●物質(zhì)的顏色由物質(zhì)與光的相互作用方式?jīng)Q定?！袢搜勰芨杏X到的光稱可見光，波長范圍是：400~760nm。表13-2●讓白光通過棱鏡，能色散出紅、橙、黃、綠、藍、紫等各色光。●單色光：單一波長的光●復合光：由不同波長的光組合而成的光，如白光?！窆獾幕パa：若兩種不同顏色的單色光按一定比例混合得到白光，

稱這兩種單色光為互補色光，這種現(xiàn)象稱為光的互補。2023/2/4物質(zhì)的顏色：是由于物質(zhì)對不同波長的光具有選擇性吸收而產(chǎn)生。

即物質(zhì)的顏色是它所吸收光的互補色。無色溶液：透過所有顏色的光有色溶液：透過光的顏色黑色：吸收所有顏色的光白色：反射所有顏色的光物質(zhì)的本色2023/2/4完全吸收完全透過吸收黃光光譜示意表觀現(xiàn)象示意復合光藍光無色黑色物質(zhì)的顏色與光的關系2023/2/4基于物質(zhì)吸收紫外或可見光引起分子中價電子躍遷、產(chǎn)生分子吸收光譜與物質(zhì)組分之間的關系建立起來的分析方法，稱為紫外可見分光光度法（UV-vis）。三、紫外-可見分光光度法特點（1）靈敏度高，可測到10-7g/ml。（2）準確度好，相對誤差為1%-5%，滿足微量組分測定要求。（3）選擇性好，多種組分共存，無需分離直接測定某物質(zhì)。（4）操作簡便、快速、選擇性好、儀器設備簡單、便宜。（5）應用廣泛，無機、有機物均可測定。2023/2/4物質(zhì)對不同波長的光具有選擇性吸收而產(chǎn)生。即物質(zhì)的顏色是它所吸收光的互補色。為什么溶液呈黑色或白色呢?物質(zhì)的顏色光的互補規(guī)律2023/2/4第二節(jié)紫外-可見分光光度法的基本原理一、透光率（透光度）和吸收度①透光率T定義：T取值為0.0%~100.0%T=0.0%：光全吸收T=100.0%：光全透過②吸光度（吸收度）AT=ItI0×100%顯然，T↑，溶液吸收度↓；T↓，溶液吸收度↑。即透光率T反映溶液對光吸收程度，通常用1/T反映吸光度。定義：A=lg1T=-lgT=lgI0ItA=-lgT,T=10-AtI0=It+Ia

+Ir吸收光反射光透過光

Ia

③T與A關系：Ir例2：P157A∝1/T，T=0，A=∞，T=100%，A=02023/2/4二、光的吸收定律朗伯(Lambert)和比爾(Beer)分別于1760年和1852年研究吸光度Ａ與溶液厚度Ｌ和其濃度Ｃ的定量關系：朗伯定律：A=k1×L比爾定律：A=k1×CA=kCL一束平行單色光通過一均勻、非散射的吸光物質(zhì)溶液時，在入射光的波長、強度以及溶液溫度等保持不變時，該溶液的吸光度A與其濃度C及液層厚度L的乘積成正比。①入射光為單色光，適用于可見、紅外、紫外光。②均勻、無散射溶液、固體、氣體。③吸光度A具有加和性。Aa+b+c=Aa

+Ab

+Ac注意!適用范圍朗伯-比爾定律:L→2L時，A、T→？

2AA=-lgT,T=10-A=10-kcL吸光系數(shù)濃度液層厚度T22023/2/4三、吸光系數(shù)1、摩爾吸光系數(shù)或Em：

在一定λ下，c=1mol/L，L=1cm時的吸光度。單位：L/(mol.cm)（1）一定條件下是一個特征常數(shù)。（2）在溫度和波長等條件一定時，ε僅與物質(zhì)本身的性質(zhì)有關，與待測物濃度c和液層厚度L無關；（3）定性和定量分析依據(jù)：同一物質(zhì)在不同波長時ε值不同。不同物質(zhì)在同一波長時ε值不同。εmax表明了該物質(zhì)在最大吸收波長λmax處的最大吸光能力。

4、吸光系數(shù)的意義:2、百分吸光系數(shù)/比吸光系數(shù)：3、兩者關系:例：P158~159A=kcLk=A/cL

一定λ下,c=1%(W/V)，L=1cm時的吸光度。單位：100ml/g.cm

1g/100ml2023/2/41．定義：以A為縱坐標，λ為橫坐標，繪制的λ~A曲線。四、吸收光譜（吸收曲線）2．吸收光譜術語：

①吸收峰→λmax,②吸收谷→λmin③肩峰→λsh,④末端吸收⑤強帶：

max>104，弱帶：

max<103特征值2023/2/4吸收光譜

特征值：

λmax

λmin

λsh

●同一物質(zhì)的吸收光譜特征值相同,(每一波長處吸光系數(shù)相同)。同一物質(zhì)相同濃度的吸收曲線重合?！裢晃镔|(zhì)不同濃度，其吸收曲線形狀相似,λmax相同。（定量）●不同物質(zhì)相同濃度，其吸收曲線形狀,λmax不同。（定性）定性、定量分析：在吸收曲線λmax處測吸光度A。2023/2/4五、偏離光的吸收定律原因朗伯-比爾定律：A=kCL依據(jù)Beer定律，A與C關系應為經(jīng)過原點的直線（一）化學因素（二）光學因素

偏離Beer定律的主要因素表現(xiàn)為以下兩個方面：2023/2/4該定律適用于稀溶液，溶質(zhì)的離解、締合、互變異構及化學變化也會引起偏離。尤其濃度過高(>0.01mol/L)會使C與A關系偏離定律：①粒子相互作用加強，吸光能力改變。②溶液對光的折射率顯著改變。（二）光學因素1．非單色光的影響：入射光為單色光是應用該定律的重要前提：2．雜散光的影響：儀器本身缺陷；光學元件污染造成。3．反射和散色光的影響：散射和反射使T↓，A↑，吸收光譜變形。

通?？捎每瞻讓Ρ刃Ｕ?。4．非平行光的影響：使光程↑，A↑，吸收光譜變形。（一）化學因素朗—比耳定律假定所有的吸光質(zhì)點之間不發(fā)生相互作用；2023/2/40.575第三節(jié)紫外-可見分光光度計依據(jù)朗伯-比爾定律，測定待測液吸光度A的儀器。（選擇不同波長單色光λ、濃度）光源單色器吸收池檢測器信號處理及顯示分光光度計外觀分光光度原理圖:2023/2/4一、主要部件1.光源：2.單色器：包括狹縫、準直鏡、色散元件鎢燈或鹵鎢燈氫燈或氘燈—可見光源350~1000nm—紫外光源200~360nm色散元件棱鏡光柵對不同波長的光折射率不同衍射和干涉,不同波長的投射方向不同玻璃棱鏡:適用于可見區(qū)石英棱鏡:適用于紫外區(qū)高度拋光的玻璃上刻有等寬、等距平行條痕狹縫：進出光狹縫。準直鏡：復合光→平行光→色散后→聚集狹縫最佳寬度:減小狹縫寬度而溶液吸光度不變。3.吸收池：比色皿、比色杯，裝樣品溶液。有玻璃、石英杯兩種4.檢測器：光→電，光電池(硒,硅)，光電管(紅,紫)，光電倍增管。5.信號處理顯示器：放大較弱的電信號，并在檢流計上顯示出來。2023/2/4二、光學性能1.波長范圍：2.波長準確度：一般誤差為±0.5nm—可見光400~1000nm—紫外-可見光190~360nm3.波長重現(xiàn)性：波長準確度的1/2左右。4.狹縫和譜帶寬：單色光純度指標。最小譜帶寬度可達0.1~0.5nm5.分辨率：數(shù)值越小越好。中等儀器≤0.5nm,高級儀器≤0.1nm6.雜散光：所含雜散光強度百分比作指標。中等儀器≤0.5%,

高級儀器≤0.001%7.透光率測量范圍：中檔儀器為0%~150%8.吸光度測量范圍：中檔儀器為-0.1730~+2.009.測光準確度：中檔儀器誤差為±0.5%10.測光重現(xiàn)性：測光準確度誤差范圍的1/2左右。2023/2/4三、分光光度計類型

單波長

分光光度計雙波長

分光光度計單光束

分光光度計雙光束

分光光度計可見光區(qū):可紫外-見光區(qū):721型751，754型760型儀器簡單，單色光誤差大儀器簡單，要求光強度穩(wěn)定高普遍采用的光路wfz800-S,日本島津UV-300型特定情況（背景、共存組分干擾）下使用各種分光光度計使用《化學教學網(wǎng)》視頻操作2023/2/4第四節(jié)分析條件的選擇一、測量條件的選擇1.吸光度的范圍：T∈20%~65%，A∈0.2～0.7之間吸收最大的波長為入射光，干擾最小三、顯色反應條件的選擇

顯色反應：將試樣組分轉變成有較強吸收的有色化合物的反應。顯色劑：與被測組分化合生成有色物質(zhì)的試劑。1.顯色反應的條件：(1)定量反應、選擇性要好；干擾少。(2)靈敏度要高，摩爾吸光系數(shù)ε大。

(3)有色化合物的組成要恒定，化學性質(zhì)要穩(wěn)定。(4)有色化合物與顯色劑的最大吸收波長之差≥60nm。(5)顯色反應的條件要易于控制。2.測定波長的選擇：M十R＝MR

（被測物）（顯色劑）（有色配合物）2023/2/42.溶液酸度3.顯色溫度及顯色時間T1(℃)T2(℃)t(min)A用量通過實驗來確定只能用于定性1.顯色劑用量：2023/2/4三、參比溶液（空白溶液）的選擇用于調(diào)節(jié)100%T，若選擇不適當，對測量讀數(shù)的影響較大。主要是消除溶液中其他組分對光的吸收等帶來的影響。1.溶劑參比液當試液、試劑、顯色劑均無色時，用溶劑(通常是蒸餾水)作參比液；3.試劑參比液如果顯色劑或其他試劑略有吸收，可用不含待測組分的試劑溶液作參比溶液。2.試樣參比液如果試樣中的其他組分也有吸收，但不與顯色劑反應，則當顯色劑無吸收時，可用試樣溶液作參比溶液。4.平等操作參比液用不含待測組分的溶液，在相同條件下與待測試樣同時進行處理，此為平行操作參比溶液。2023/2/4第五節(jié)定性與定量分析紫外-可見分光光度法主要用于有機物分析。定性分析：比較吸收光譜特征可以對純物質(zhì)進行鑒定及雜質(zhì)檢查；定量分析：利用光吸收定律進行分析（一）定性鑒別：一、定性分析對比法：比較樣品化合物的吸收光譜特征與標準化合物的吸收光譜特征；或與文獻所載的化合物的標準譜圖進行核對。同一物質(zhì)有相同吸收光譜圖，反之不一定是同一物質(zhì)。2023/2/42、對比吸光度（或吸光系數(shù)）相同條件下，同一物質(zhì)吸光度比值是吸光系數(shù)的比值。例:P168（二）純度檢查1、雜質(zhì)檢查：有雜質(zhì)時，吸收光譜變形。例:1692、雜質(zhì)限量檢查：①以某一波長吸光度值表示；例:169②以峰谷吸光度比值表示。例:1693、對比吸收光譜的一致性將試樣與已知標準樣品用同一溶劑配制成相同濃度的溶液，在同一條件下分別掃描吸收光譜，核對其一致性。1、對比吸收光譜特征數(shù)據(jù)：λmax、λmin、λsh①不同基團化合物可能有相同的λmax值，但εmax有明顯差別；②有相同吸光基團同系物，其λmax、εmax值接近，但分子量不同，E1%1cm差別大。A1/A2=E1/E22023/2/4二、定量分析分光光度法被廣泛的應用在各個領域，環(huán)境、醫(yī)藥、石油等測定無機、有機微量成份。由于操作簡單，儀器廉價，一般說是常用的首選方法。（一）單組分的定量分析1、標準曲線（工作曲線）法：配制一系列不同濃度的標準溶液，在同一條件下分別測定吸光度，然后以吸光度A為縱坐標，濃度C為橫坐標繪制A-C關系曲線?！穹侠?伯定律，則得到一條通過原點的直線?！窀鶕?jù)測得樣品吸光度，從標準曲線中求得樣品溶液濃度，最后計算含量。原理:根據(jù)朗伯-比爾定律，選擇合適λ測A，求出濃度。2023/2/42、標準對照法以該物質(zhì)吸收光譜圖中max為入射光，配制一個與被測溶液濃度相近的標準溶液cS，測其AS，再將樣品溶液推入光路，測其AX，則試樣溶液的濃度cX為：3、吸光系數(shù)法：根據(jù)朗-比定律，從已知的吸光系數(shù)K和液層厚度L，根據(jù)測得的吸光度值，求出溶液濃度和含量。例4：P170例5、6：171此法適于非經(jīng)常性的分析工作，準確度不如標準曲線法。2023/2/4（二）多組分的定量分析法在含有多種組分的溶液中，如果要測定多個組分，可以根據(jù)情況的不同，采用不同的方法來進行測定。測量依據(jù)——吸光度的加和性：(1)(2)(3)2023/2/4(1)圖計算法----兩組分吸收光譜不重疊（互不干擾）

a圖中，a,b組份最大吸收波長λmax不重迭，相互不干擾，可以按兩個單一組份處理。(2)圖計算法---兩組分吸收光譜部分重疊①a、b兩組分的吸收光譜部分重疊，此時λ1處按單組分測定a組分濃度，b組分此處無干擾。②在λ2處測得混合溶液的總吸光度A2a+b,根據(jù)加和性計算cb，假設液層厚度為1cm,則：A2a+b=A2a+A2b=E2a·ca+E2b·cb2023/2/4(3)圖計算法----兩組分吸收光譜完全重疊--混合樣品測定

(3)圖中，a,b吸收光譜雙向重迭，互相干擾，在最大波長處互相吸收。處理方法如下：1.解線性方程組法過程：2023/2/42.等吸收雙波長法-注：須滿足兩個基本條件選定的兩個波長下干擾組分具有等吸收點選定的兩個波長下待測物的吸光度差值應足夠大2023/2/4（三）示差分光光度法（示差法）普通分光光度法一般只適于測定微量組分，當待測組分含量較高時，將產(chǎn)生較大的誤差。需采用示差法。即提高入射光強度，并采用濃度稍低于待測溶液濃度的標準溶液作參比溶液。設：待測溶液濃度為cx，標準溶液濃度為cs(cs<cx)。則：

Ax=E·L·cxAs=E·L·csΔＡ＝Ａx－Ａs=E·b(cx－cs）=E·L·Δc測得的吸光度相當于普通法中待測溶液與標準溶液吸光度差ΔＡ。示差法測得的吸光度與Δc呈直線關系。由標準曲線上查得相應的Δc值，則待測溶液濃度cx

：cx=cs+Δc2023/2/4第六節(jié)、紫外吸收光譜在有機物結構分析中的應用(一)有機物的電子躍遷有機化合物的紫外—可見吸收光譜，是其分子中外層價電子躍遷的結果（三種）：σ電子、π電子、n電子(P 電子)。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。外層電子吸收紫外或可見輻射后，就從基態(tài)向激發(fā)態(tài)(反鍵軌道)躍遷。主要有四種躍遷所需能量ΔΕ大小順序為：

n→π＊<π→π＊<n→σ＊<σ→σ＊

1．有機物紫外—可見吸收光譜2023/2/4⑴σ→σ＊躍遷

所需能量最大，σ電子只有吸收遠紫外光的能量才能發(fā)生躍遷。飽和烷烴的分子吸收光譜出現(xiàn)在遠紫外區(qū)（吸收波長λ<200nm，只能被真空紫外分光光度計檢測到）。如甲烷的λ為125nm,乙烷λmax為135nm。⑵n→σ＊躍遷

所需能量較大。吸收波長為150～250nm，大部分在遠紫外區(qū)，近紫外區(qū)仍不易觀察到。含非鍵電子的飽和烴衍生物(含N、O、S和鹵素等雜原子)均呈現(xiàn)n→σ*躍遷。如一氯甲烷、甲醇、三甲基胺n→σ*躍遷的λ分別為173nm、183nm和227nm。2023/2/4⑶π→π＊躍遷

所需能量較小，吸收波長處于遠紫外區(qū)的近紫外端或近紫外區(qū)，摩爾吸光系數(shù)εmax一般在104L·mol－1·cm－1以上，屬于強吸收。不飽和烴、共軛烯烴和芳香烴類均可發(fā)生該類躍遷。如：乙烯π→π*躍遷的λ為162nm，εmax為:1×104L·mol-1·cm－1。⑷n→π＊躍遷

需能量最低，吸收波長λ>200nm。這類躍遷在躍遷選律上屬于禁阻躍遷，摩爾吸光系數(shù)一般為10～100L·mol-1·cm-1，吸收譜帶強度較弱。含有雜原子不飽和基團如=C=O、=C=S、-N=N-等，分子中孤對電子和π鍵同時存在時發(fā)生n→π＊

躍遷。丙酮n→π＊躍遷的λ為275nmεmax為22L·mol-1·cm-1（溶劑環(huán)己烷)。2023/2/4生色團與助色團生色團：

最有用的紫外—可見光譜是由π→π＊和n→π＊躍遷產(chǎn)生的。這兩種躍遷均要求有機物分子中含有不飽和基團。這類含有π鍵的不飽和基團稱為生色團。簡單的生色團由雙鍵或叁鍵體系組成，如乙烯基、羰基、亞硝基、偶氮基—N＝N—、乙炔基、腈基—C≡N等。助色團：

有一些含有n電子的基團(如—OH、—OR、—NH２、—NHR、—X等)，它們本身沒有生色功能(不能吸收λ>200nm的光)，但當它們與生色團相連時，就會發(fā)生n—π共軛作用，增強生色團的生色能力(吸收波長向長波方向移動，且吸收強度增加)，這樣的基團稱為助色團。2023/2/4紅移與藍移

有機化合物的吸收譜帶常常因引入取代基或改變?nèi)軇┦棺畲笪詹ㄩLλmax和吸收強度發(fā)生變化:

λmax向長波方向移動稱為紅移，或長移。向短波方向移動稱為藍移(或紫移)或短移。

吸收強度即摩爾吸光系數(shù)ε增大或減小的現(xiàn)象分別稱為增色效應或減色效應，如圖所示。強帶(strongband):

max>104弱帶(weakband):max<1032023/2/4(二)吸收帶1.R帶從德文Radikal(基團)得名為n→π*躍遷引起的吸收帶。如羰基－CO－,－NO2、－CHO等，其特點為吸收強度弱，ε＜100，吸收峰波長一般在270nm以上；2.K帶從德文Konjugation(共軛作用)得名為π→π*躍遷引起的，如共軛雙鍵。該吸收帶的特點為吸收峰很強，ε＞104，最大吸收峰位置一般在217～280nm。共軛雙鍵增加，λmax向長波方向移動，εmax也隨之增加；是指吸收峰在紫外-可見光譜中的波帶位置。2023/2/43.B帶從德文Benzenoid(苯的)得名為芳香化合物(包括雜環(huán)芳香化合物)的特征吸收帶。這是由于π→π*躍遷和苯環(huán)的振動重疊引起的。苯蒸氣在230～270nm處出現(xiàn)精細結構的吸收光譜，稱為笨的多重吸收帶或精細結構吸收帶。在極性溶劑中或苯環(huán)上有取代基時，復雜的B吸收帶簡化，精細結構消失，出現(xiàn)一寬峰，中心在256nm，ε＝220。是由苯環(huán)結構中三個乙烯的環(huán)狀共軛系統(tǒng)的躍遷所產(chǎn)生的。分為E1和E2吸收帶，其中E1在185nm附近，ε=47000，E2在204nm，ε=7900，均為強吸收。4.E帶

2023/2/4二、紫外可見吸收光譜1．光的基本性質(zhì)

光是一種電磁波，具有波粒二象性。光的波動性可用波長、頻率、光速c、波數(shù)（cm-1）等參數(shù)來描述：

=c；波數(shù)=1/=/c

光是由光子流組成，光子的能量：

E=h=hc/

（Planck常數(shù)：h=6.626×10-34J×S)光的波長越短（頻率越高），其能量越大。白光(太陽光)：由各種單色光組成的復合光

單色光：單波長的光(由具有相同能量的光子組成)

可見光區(qū)：400-750nm

紫外光區(qū)：近紫外區(qū)200-400nm

遠紫外區(qū)10-200nm（真空紫外區(qū)）

2023/2/42.物質(zhì)對光的選擇性吸收及吸收曲線M+熱M+熒光或磷光

E=E2-

E1=h

量子化；選擇性吸收;分子結構的復雜性使其對不同波長光的吸收程度不同；用不同波長的單色光照射，測吸光度—吸收曲線與最大吸收波長

max；M+

h

M*光的互補：藍黃基態(tài)激發(fā)態(tài)E1

（△E）E22023/2/4吸收曲線的討論：（1）同一種物質(zhì)對不同波長光的吸光度不同。吸光度最大處對應的波長稱為最大吸收波長λmax

（2）不同濃度的同一種物質(zhì)，其吸收曲線形狀相似λmax不變。而對于不同物質(zhì)，它們的吸收曲線形狀和λmax則不同。（動畫）（3）③吸收曲線可以提供物質(zhì)的結構信息，并作為物質(zhì)定性分析的依據(jù)之一。（4）不同濃度的同一種物質(zhì)，在某一定波長下吸光度A有差異，在λmax處吸光度A的差異最大。此特性可作為物質(zhì)定量分析的依據(jù)。（5）在λmax處吸光度隨濃度變化的幅度最大，所以測定最靈敏。吸收曲線是定量分析中選擇入射光波長的重要依據(jù)。2023/2/43.紫外—可見分子吸收光譜與電子躍遷物質(zhì)分子內(nèi)部三種運動形式：

（1）電子相對于原子核的運動（2）原子核在其平衡位置附近的相對振動（3）分子本身繞其重心的轉動分子具有三種不同能級：電子能級、振動能級和轉動能級三種能級都是量子化的，且各自具有相應的能量分子的內(nèi)能：電子能量Ee、振動能量Ev

、轉動能量Er

即E＝Ee+Ev+ErΔΕe>ΔΕv>ΔΕr

2023/2/4能級躍遷

紫外-可見光譜屬于電子躍遷光譜。

電子能級間躍遷的同時總伴隨有振動和轉動能級間的躍遷。即電子光譜中總包含有振動能級和轉動能級間躍遷產(chǎn)生的若干譜線而呈現(xiàn)寬譜帶。2023/2/4討論：（1）轉動能級間的能量差ΔEr：0.005～0.050eV，躍遷產(chǎn)生吸收光譜位于遠紅外區(qū)。遠紅外光譜或分子轉動光譜；（2）振動能級的能量差ΔEv約為：0.05～１eV，躍遷產(chǎn)生的吸收光譜位于紅外區(qū)，紅外光譜或分子振動光譜；（3）電子能級的能量差ΔEe較大1～20eV。電子躍遷產(chǎn)生的吸收光譜在紫外—可見光區(qū)，紫外—可見光譜或分子的電子光譜2023/2/4討論：

（4）吸收光譜的波長分布是由產(chǎn)生譜帶的躍遷能級間的能量差所決定，反映了分子內(nèi)部能級分布狀況，是物質(zhì)定性的依據(jù)。（5）吸收譜帶強度與分子偶極矩變化、躍遷幾率有關，也提供分子結構的信息。通常將在最大吸收波長處測得的摩爾吸光系數(shù)εmax也作為定性的依據(jù)。不同物質(zhì)的λmax有時可能相同，但εmax不一定相同；（6）吸收譜帶強度與該物質(zhì)分子吸收的光子數(shù)成正比，定量分析的依據(jù)。2023/2/42.金屬配合物的紫外—可見吸收光譜

金屬離子與配位體反應生成配合物的顏色一般不同于游離金屬離子(水合離子)和配位體本身的顏色。金屬配合物的生色機理主要有三種類型：⑴配位體微擾的金屬離子d一d電子躍遷和ｆ一ｆ電子躍遷

摩爾吸收系數(shù)ε很小，對定量分析意義不大。⑵金屬離子微擾的配位體內(nèi)電子躍遷

金屬離子的微擾，將引起配位體吸收波長和強度的變化。變化與成鍵性質(zhì)有關，若靜電引力結合，變化一般很小。若共價鍵和配位鍵結合，則變化非常明顯。⑶電荷轉移吸收光譜在分光光度法中具有重要意義。2023/2/4電荷轉移吸收光譜

當吸收紫外可見輻射后，分子中原定域在金屬M軌道上電荷的轉移到配位體L的軌道，或按相反方向轉移，這種躍遷稱為電荷轉移躍遷，所產(chǎn)生的吸收光譜稱為荷移光譜。

電荷轉移躍遷本質(zhì)上屬于分子內(nèi)氧化還原反應，因此呈現(xiàn)荷移光譜的必要條件是構成分子的二組分，一個為電子給予體，另一個應為電子接受體。電荷轉移躍遷在躍遷選律上屬于允許躍遷，其摩爾吸光系數(shù)一般都較大(104左右)，適宜于微量金屬的檢出和測定。

電荷轉移躍遷在紫外區(qū)或可見光呈現(xiàn)荷移光譜，荷移光譜的最大吸收波長及吸收強度與電荷轉移的難易程度有關。

例：Fe3＋與SCN－形成血紅色配合物，在490nm處有強吸收峰。其實質(zhì)是發(fā)生了如下反應：

[Fe3＋SCN－

]

＋hν=[FeSCN

]2＋

2023/2/4四、光的吸收定律

1.朗伯—比耳定律

布格(Bouguer)和朗伯(Lambert)先后于1729年和1760年闡明了光的吸收程度和吸收層厚度的關系。A∝b

（動畫1）（動畫2）

1852年比耳(Beer)又提出了光的吸收程度和吸收物濃度之間也具有類似的關系。A∝c

二者的結合稱為朗伯—比耳定律，其數(shù)學表達式為：

2023/2/4朗伯—比耳定律數(shù)學表達式

A＝lg（I0/It)=εbc

式中A：吸光度；描述溶液對光的吸收程度；

b：液層厚度(光程長度)，通常以cm為單位；

c：溶液的摩爾濃度，單位mol·L－１；

ε：摩爾吸光系數(shù)，單位L·mol－１·cm－１；

或:A＝lg（I0/It)=abc

c：溶液的濃度，單位g·L－１

a：吸光系數(shù)，單位L·g－１·cm－１

a與ε的關系為：

a=ε/M（M為摩爾質(zhì)量）2023/2/4透光度(透光率)T透過度T

:描述入射光透過溶液的程度:

T=It/I0吸光度A與透光度T的關系:

A＝－lg

T

朗伯—比耳定律是吸光光度法的理論基礎和定量測定的依據(jù)。應用于各種光度法的吸收測量；

摩爾吸光系數(shù)ε在數(shù)值上等于濃度為1mol/L、液層厚度為1cm時該溶液在某一波長下的吸光度；吸光系數(shù)a(L·g-1·cm-1）相當于濃度為1g/L、液層厚度為1cm時該溶液在某一波長下的吸光度。2023/2/42.摩爾吸光系數(shù)ε的討論

（1）吸收物質(zhì)在一定波長和溶劑條件下的特征常數(shù)；

（2）不隨濃度c和光程長度b的改變而改變。在溫度和波長等條件一定時，ε僅與吸收物質(zhì)本身的性質(zhì)有關，與待測物濃度無關；

（3）可作為定性鑒定的參數(shù)；

（4）同一吸收物質(zhì)在不同波長下的ε值是不同的。在最大吸收波長λmax處的摩爾吸光系數(shù)，常以εmax表示。εmax表明了該吸收物質(zhì)最大限度的吸光能力，也反映了光度法測定該物質(zhì)可能達到的最大靈敏度。

2023/2/4（1）物理性因素難以獲得真正的純單色光。朗—比耳定律的前提條件之一是入射光為單色光。分光光度計只能獲得近乎單色的狹窄光帶。復合光可導致對朗伯—比耳定律的正或負偏離。非單色光、雜散光、非平行入射光都會引起對朗伯—比耳定律的偏離，最主要的是非單色光作為入射光引起的偏離。

2023/2/4(2)化學性因素

朗—比耳定律的假定：所有的吸光質(zhì)點之間不發(fā)生相互作用；假定只有在稀溶液(c<10-2mol/L)時才基本符合。當溶液濃度c