紫外-可見吸收光譜法

紫外-可見吸收光譜法第一頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一

紫外-可見吸收光譜法是根據(jù)溶液中物質(zhì)的分子對紫外和可見光譜區(qū)輻射能的吸收對物質(zhì)進行定性、定量和結(jié)構(gòu)分析的方法,也稱作紫外可見分光光度法(Ultraviolet-VisibleSpectrophotometry)。第二頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一第一節(jié)紫外-可見吸收光譜分析基本原理一、紫外-可見分光光度法定義：

研究物質(zhì)在紫外、可見光區(qū)的分子吸收光譜的分析方法稱為紫外-可見分光光度法，又稱為紫外-可見(分子)吸收光譜法。紫外-可見分光光度法是利用某些物質(zhì)的分子吸收200~800nm光譜區(qū)的輻射來進行分析測定的方法。第三頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一

這種分子吸收光譜產(chǎn)生于價電子在電子能級間的躍遷，廣泛用于無機和有機物質(zhì)的定性和定量測定。吸收光的波長范圍：200-800nm:(1)（近）紫外光區(qū):

200-400nm(2)可見光區(qū):400-800nm

(3)遠紫外區(qū)：10-200nm4第四頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一二、紫外-可見分光光度法特點1、儀器設(shè)備和操作都比較簡單，價格低，分析速度較快。2、靈敏度較高。3、有較好的選擇性。通過適當?shù)剡x擇測量條件，一般可在多種組分共存的體系中，對某一種物質(zhì)進行測定。第五頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一三、紫外-可見吸收光譜的產(chǎn)生

1.分子吸收光譜的產(chǎn)生——由能級間的躍遷引起

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(zhuǎn)動分子具有三種不同能級：電子能級、振動能級和轉(zhuǎn)動能級

6第六頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一

三種能級都是量子化的，且各自具有相應(yīng)的能量分子的內(nèi)能：電子能量Ee

、振動能量Ev

、轉(zhuǎn)動能量Er即E＝Ee+Ev+Er

分子內(nèi)運動涉及三種躍遷能級，所需能量大小順序：

ΔΕe>ΔΕv>ΔΕr

第七頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一

若用一連續(xù)的電磁輻射照射樣品分子，由于分子選擇性的吸收了某些波長的光，將照射前后的光強度變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柌⒂涗浵聛?，就可得到光強度變化對波長的關(guān)系曲線，即為分子吸收光譜。第八頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一（1）轉(zhuǎn)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)，稱為遠紅外光譜或分子轉(zhuǎn)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)，稱為紅外光譜或分子振動光譜；

在分子振動時同時有分子的轉(zhuǎn)動運動。這樣，分子振動產(chǎn)生的吸收光譜中，包括轉(zhuǎn)動光譜，故常稱為振-轉(zhuǎn)光譜。由于它吸收的能量處于紅外光區(qū)，故又稱紅外光譜。2．能級躍遷的討論第九頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一（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)，對應(yīng)形成的光譜，稱為紫外-可見光譜或分子的電子光譜。

（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）吸收譜帶強度與該物質(zhì)分子吸收的光子數(shù)成正比,是定量分析的依據(jù)。第十頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一

由于分子吸收紫外-可見光區(qū)的電磁輻射，分子中價電子（或外層電子）的能級躍遷而產(chǎn)生紫外-可見吸收光譜。（產(chǎn)生本質(zhì)由分子結(jié)構(gòu)決定）

電子能級間躍遷的同時總伴隨有振動和轉(zhuǎn)動能級間的躍遷。即電子光譜中總包含有振動能級和轉(zhuǎn)動能級間躍遷產(chǎn)生的若干譜線而呈現(xiàn)寬譜帶，即帶狀光譜。（帶狀光譜）3．紫外-可見吸收光譜的產(chǎn)生第十一頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一四、光輻射選擇性吸收

當白光照射到物質(zhì)上時，如果物質(zhì)對白光中某種顏色的光產(chǎn)生了選擇性的吸收，則物質(zhì)就會顯示出一定的顏色。物質(zhì)所顯示的顏色是吸收光的互補色。單色光：單一波長的光復(fù)合光：由不同波長的光組合而成的光，如白光。光的互補：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。第十二頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一物質(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。（如圖處于直線關(guān)系的兩色光為互補色）物質(zhì)的本色無色溶液：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：反射所有顏色的光第十三頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一為了更精確的說明物質(zhì)具有選擇性吸收不同波長范圍光的性能，通常用光吸收曲線來描述。

其方法是將不同波長的光依次通過某一定濃度和厚度的有色溶液，分別測出它們對各種波長光的吸收程度，用吸光度A表示，以波長為橫坐標，吸光度為縱坐標，畫出曲線，所得曲線稱為光的吸收曲線（吸收光譜）。第十四頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一1．定義：以A為縱坐標，λ為橫坐標，繪制的λ~A曲線。五、吸收光譜（吸收曲線）2．吸收光譜術(shù)語：

①吸收峰→λmax,②吸收谷→λmin③肩峰→λsh,④末端吸收特征值525nm紫外-可見吸收光譜第十五頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一（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(yīng)的波長稱為最大吸收波長λmax。吸收曲線的討論（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。第十六頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一（3）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，在λmax處吸光度隨濃度變化的幅度最大，所以測定最靈敏，此特性可作為物質(zhì)定量分析的依據(jù)。

吸收曲線是定量分析中選擇入射光波長的重要依據(jù)。第十七頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一（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，也提供分子結(jié)構(gòu)的信息，是物質(zhì)定性的依據(jù)。（5）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)。第十八頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一吸收光譜

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。●同一物質(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。第十九頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一300400500600700/nm350525545Cr2O72-MnO4-1.00.80.60.40.2Absorbance350Cr2O72-、MnO4-的吸收光譜第二十頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一六、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(guān)系。A∝Ｌ

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(guān)系。A∝c

二者的結(jié)合稱為朗伯—比耳定律：當用一束強度為Io的單色光垂直通過厚度為b、吸光物質(zhì)濃度為c的溶液時，溶液的吸光度正比于溶液的厚度b和溶液中吸光物質(zhì)的濃度c的乘積。數(shù)學(xué)表達式為：A=Kbc

。第二十一頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一朗伯—比耳定律數(shù)學(xué)表達式

A＝lg（I0/It)=KLc

式中A：吸光度；描述溶液對光的吸收程度；

L：液層厚度(光程長度)，通常以cm為單位；

c：溶液的濃度；

K：吸收系數(shù)，它的大小可表示出吸光物質(zhì)對某波長光的吸收本領(lǐng)（即吸收程度）。第二十二頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一2．吸收系數(shù)K常有兩種表示法：

1）摩爾吸收系數(shù)ε(單位：L·mol-1

·cm-1

)：

當溶液濃度c的單位為mol/L，液層厚度b的單位為cm時，K叫“摩爾吸光系數(shù)”，用ε表示，

此時：可得：它表示的是當C=1mol/L，b=1cm時物質(zhì)對波長為λ的光的吸光度，單位：L·mol-1·cm-1

。第二十三頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一2）百分含量吸收系數(shù)或比吸光系數(shù)當溶液濃度c的單位為1%（C=1g/100mL），液層厚度b的單位為cm時，K叫“百分吸光系數(shù)”或比吸光系數(shù)

，用表示，此時：可得：它表示的是當濃度為1%，

L=1cm時物質(zhì)對波長為λ的光的吸光度。單位：100mL·g-1·cm-1

。3）兩者關(guān)系：第二十四頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一例題

氯霉素（M為323.15）的水溶液在278nm處有吸收峰，設(shè)用純品配制100ml，含有2.00mg的溶液，以1.00cm厚的吸收池在278nm處測得透光率為24.3%。求該化合物在上述條件下的摩爾吸收系數(shù)和百分吸收系數(shù)。解：

由Lambert-Beer定律得：第二十五頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一透光度(透光率)T透光度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(guān)系:

A

＝－lgT

朗伯—比耳定律是吸光光度法的理論基礎(chǔ)和定量測定的依據(jù)。應(yīng)用于各種光度法的吸收測量。第二十六頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一3.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Ｌ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(guān)，與待測物濃度無關(guān)，可作為定性鑒定的參數(shù)；第二十七頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一

（3）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。（4）

εmax越大表明該物質(zhì)的吸光能力越強，用光度法測定該物質(zhì)的靈敏度越高。

ε>104：強吸收；

102＜ε＜

10

4：中強吸收；

ε<102：弱吸收。第二十八頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一4、偏離朗伯—比耳定律的原因

標準曲線法測定未知溶液的濃度時，發(fā)現(xiàn)：標準曲線常發(fā)生彎曲（尤其當溶液濃度較高時），這種現(xiàn)象稱為對朗伯—比耳定律的偏離。引起這種偏離的因素（兩大類）：（1）物理性因素，即儀器的非理想引起的；（2）化學(xué)性因素。第二十九頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一（1）物理性因素

難以獲得真正的純單色光。朗伯—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(fù)合光可導(dǎo)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，其中非單色光是引起偏離的最主要的因素。

第三十頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一(2)化學(xué)性因素

朗伯—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；只有在稀溶液(c<10-2mol/L)時才基本符合。當溶液濃度c>10－2mol/L時，吸光質(zhì)點間可能發(fā)生締合等相互作用，直接影響了對光的吸收。

故：朗伯—比耳定律只適用于稀溶液。

溶液中存在著離解、聚合、互變異構(gòu)、配合物的形成等化學(xué)平衡時。使吸光質(zhì)點的濃度發(fā)生變化，影響吸光度。第三十一頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一5、吸收定律的適用條件：（1）必須是使用單色光為入射光；（2）溶液為稀溶液；（3）吸收定律能夠用于彼此不相互作用的多組分溶液。它們的吸光度具有加合性，且對每一組分分別適用，即：A總=A1+A2+A3…+An=ε1bc1+ε2bc2+ε3bc3…+εnbcn（4）吸收定律對紫外光、可見光、紅外光都適用。第三十二頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一七、有機化合物的紫外—可見吸收光譜

紫外-可見吸收光譜是由分子中價電子能級躍遷而產(chǎn)生的,取決于分子中價電子的分布和結(jié)合情況。

有機化合物對紫外-可見光的特性吸收用最大吸收出的波長max

表示。

有機化合物的紫外-可見吸收光譜是三種電子、四種躍遷的結(jié)果。第三十三頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一（一）電子躍遷的類型分子軌道理論，有機化合物分子中價電子三種：形成單鍵的

σ電子；形成雙鍵的

π電子；未成鍵的孤對電子n電子（O、N、S、X等）。分子軌道理論：一個成鍵軌道必定有一個相應(yīng)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。第三十四頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一能量成鍵軌道成鍵軌道非成鍵軌道反鍵軌道反鍵軌道

當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：σ→σ＊>n→σ＊

>

π→π＊

>

n→π＊

第三十五頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一1、σ→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σ→σ＊躍遷,一般發(fā)生在真空紫外光區(qū),飽和烴中的C—C鍵、C—H屬于這類躍遷，

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。例：甲烷λmax為125nm,乙烷λmax為135nm，環(huán)丙烷（飽和烴中最長）λmax為190nm。在近紫外沒有飽和碳氫化合物的光譜，需真空紫外分光光度計檢測；可作為溶劑使用。第三十六頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一吸收波長為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，εmax為102～103L·mol-1·cm-1，中等強度吸收。如一氯甲烷、甲醇、三甲基胺n→σ*躍遷的λ分別為173nm、183nm和227nm。作為溶劑使用。2、n→σ＊躍遷所需能量較大,小于σ→σ＊躍遷。第三十七頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一3、π→π＊躍遷摩爾吸光系數(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。共軛體系使π→π＊躍遷能量降低，吸收峰向長波長方向移動，吸收加強，200～700nm；強吸收；

如：乙烯π→π*躍遷的λ為175nm，

εmax為:1×104L·mol-1·cm－1。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)，第三十八頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一4、n→π＊躍遷可見光區(qū)。摩爾吸光系數(shù)一般為10～100L·mol-1·cm-1，吸收譜帶強度較弱。

分子中同時存在孤對電子和π鍵時發(fā)生n→π＊躍遷。如：C=O，N=N，N=O，C=S丙酮n→π＊躍遷的λ為275nmεmax為22L·mol-1·cm-1（溶劑環(huán)己烷)。需能量最低，吸收波長λ>200nm。這類躍遷發(fā)生在近紫外光區(qū)和第三十九頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一綜上所述：☆紫外-可見光譜電子躍遷類型包括：n—π*躍遷和

π—π*躍遷☆飽和化合物無紫外吸收☆電子躍遷類型與分子結(jié)構(gòu)及存在基團有密切聯(lián)系：

﹡根據(jù)分子結(jié)構(gòu)→推測可能產(chǎn)生的電子躍遷類型；

﹡根據(jù)吸收譜帶波長和電子躍遷類型→推測分子中可能存在的基團（分子結(jié)構(gòu)鑒定）。第四十頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一

有機物中含有π鍵的不飽和基團（含有n→π*

或π→π*

躍遷的基團）稱為生色團。也就是能在紫外可見光范圍內(nèi)產(chǎn)生吸收的原子團。

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、乙炔基、腈基（C=C，C=O,S=CC≡N,N=N,N=O）等。

1、生色團（或發(fā)色團）(二）常用術(shù)語第四十一頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一

注：當一個化合物分子有幾個生色團，它們不發(fā)生共軛時，化合物的吸收光譜包括這些生色團原有的吸收帶，吸收帶的位置和強度相互影響不大；當出現(xiàn)幾個生色團共軛，則幾個生色團所產(chǎn)生的吸收帶將消失，代之出現(xiàn)新的共軛吸收帶，其波長將比單個發(fā)色團的吸收波長長，強度也增強，這個現(xiàn)象叫做生色團的共軛效應(yīng)。第四十二頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一

有一些含有n電子非鍵電子的雜原子飽和基團，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（p—π）共軛作用，降低π→π*躍遷能量，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。常見助色團助色順序為：-F<-CH3<-Br<-OH<-OCH3<-NH2<-NHCH3<-NH(CH3)2<-NHC6H5<-O-2、助色團43第四十三頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一

有機化合物的吸收譜帶常常因共軛、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，向短波方向移動稱為藍移(或紫移)。3、紅移和藍移4、增色效應(yīng)和減色效應(yīng)

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(yīng)或減色效應(yīng)，如上圖所示。第四十四頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一5、強帶和弱帶（strongbandandweakband）

化合物的摩爾吸收系數(shù)取決于入射光的波長和吸光物質(zhì)的吸光特性，是物質(zhì)吸光能力的量度，綜合考慮，用max表示，也表示分子在λmax處發(fā)生躍遷的可能性。凡max值大于104L·mol-1·cm-1的吸收峰稱為強帶，是完全允許的躍遷；凡max小于103L·mol-1·cm-1的吸收峰稱為弱帶，躍遷概率較低，往往是躍遷禁阻；介于二者之間的稱為較強帶。第四十五頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一六種主要吸收帶在光譜區(qū)中的位置和強度第四十六頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一九、影響紫外-可見吸收光譜的因素（自學(xué)）1、共扼效應(yīng)

分子中的共軛體系由于大鍵的形成，使各能級間能量差減小，躍遷所需能量降低。因此使吸收峰向長波方向移動，吸收強度隨之加強的現(xiàn)象，稱為共扼效應(yīng)。2、助色效應(yīng)當助色團與生色團相連時，由于助色團的n電子與生色團的電子共軛，結(jié)果使吸收峰向長波方向移動，吸收強度隨之加強的現(xiàn)象，稱為助色效應(yīng)。第四十七頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一3、超共軛效應(yīng)

由于烷基的電子與共軛體系中的電子共扼，使吸收蜂向長波方向移動，吸收強度加強的現(xiàn)象稱為超共扼效應(yīng)。但其影響遠遠小于共扼效應(yīng)。4、溶劑效應(yīng)（1）溶劑極性對π→π*，n→π*躍遷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。吸收帶正己烷氯仿甲醇水波長位移230nm238nm237nm243nm向長波移動329nm315nm309nm305nm向短波移動異亞丙基丙酮的溶劑效應(yīng)第四十八頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一

由上表可以看出，當溶劑的極性增大時，由n

*躍遷產(chǎn)生的吸收帶發(fā)生藍移，而由*躍遷產(chǎn)生的吸收帶發(fā)生紅移。第四十九頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一（2）溶劑極性對吸收光譜精細結(jié)構(gòu)的影響第五十頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一（3）溶劑的選擇

端吸收:當光的波長減小到一定數(shù)值時，溶劑就會對它產(chǎn)生強烈吸收，即溶劑不透明。試樣的吸收帶應(yīng)處于溶液的透明范圍。透明范圍的最短波長稱為最低波長極限。第五十一頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一在進行紫外光譜法分析時，必須正確選擇溶劑。選擇溶劑時注意下列幾點：①溶劑應(yīng)能很好地溶解被測試樣，溶劑對溶質(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劑。③溶劑在樣品的吸收光譜區(qū)應(yīng)無明顯吸收。第五十二頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一0.575第二節(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:下頁第五十三頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一一、分光光度計的主要部件和工作原理

紫外-可見分光光度計的基本結(jié)構(gòu)是由五個部分組成：即光源、單色器、吸收池、檢測器和信號指示系統(tǒng)。（一）光源：用于提供足夠強度和穩(wěn)定的連續(xù)光譜。分光光度計中常用的光源有熱輻射光源和氣體放電光源兩類。第五十四頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一

熱輻射光源用于可見光區(qū)，如鎢絲燈和鹵鎢燈；氣體放電光源用于紫外光區(qū)，如氫燈和氘燈。鎢燈和碘鎢燈可使用的范圍在340~2500nm。

氫燈和氘燈。它們可在160~375nm范圍內(nèi)產(chǎn)生連續(xù)光源。另外，為了使光源發(fā)出的光在測量時穩(wěn)定，光源的供電一般都要用穩(wěn)壓電源，即加有一個穩(wěn)壓器。第五十五頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一

2.單色器

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單色光的光學(xué)系統(tǒng)。①入射狹縫：光源的光由此進入單色器；②準光裝置：透鏡或返射鏡使入射光成為平行光束③色散元件：將復(fù)合光分解成單色光；棱鏡或光柵④聚焦裝置：透鏡或凹面反射鏡，將分光后所得單色光聚焦至出射狹縫；⑤出射狹縫。第五十六頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一能起分光作用的色散元件主要是棱鏡和光柵。棱鏡有玻璃和石英兩種材料。它們的色散原理是依據(jù)不同的波長光通過棱鏡時有不同的折射率而將不同波長的光分開。由于玻璃可吸收紫外光，所以玻璃棱鏡只能用于350~3200nm的波長范圍，即只能用于可見光域內(nèi)。石英棱鏡可使用的波長范圍較寬，可從185~4000nm，即可用于紫外、可見和近紅外三個光域。第五十七頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一光柵是利用光的衍射與干涉作用制成的，它可用于紫外、可見及紅外光域，而且在整個波長區(qū)具有良好的、幾乎均勻一致的分辨能力。第五十八頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一二、紫外-可見分光光度計的類型

紫外-可見分光光度計的類型很多，但可歸納為三種類型，即單光束分光光度計、雙光束分光光度計和雙波長分光光度計。第五十九頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一1、單光束分光光度計

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，以進行吸光度的測定。適于在給定波長處測量吸光度或透光度，一般不能作全波段光譜掃描。這種簡易型分光光度計結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜、操作方便，維修容易，主要適用于定量分析，而不適用于作定性分析。另外，結(jié)果受電源的波動影響較大。光源單色器吸收池檢測器顯示器單光束分光光度計測量示意圖第六十頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一經(jīng)單色器分光后經(jīng)切光器分解為強度相等的兩束光，一束通過參比池，一束通過樣品池。光度計能自動比較兩束光的強度，此比值即為試樣的透射比，經(jīng)對數(shù)變換將它轉(zhuǎn)換成吸光度并作為波長的函數(shù)記錄下來。雙光束分光光度計一般都能自動記錄吸收光譜曲線。由于兩束光同時分別通過參比池和樣品池，還能自動消除光源強度變化所引起的誤差。2、雙光束分光光度計第六十一頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一光源單色器參比池樣品池切光器顯示器雙光束分光光度計測量示意圖

雙光束分光光度計還能進行波長掃描，并自動記錄下各波長下的吸光度，很快就可得到試液的吸收光譜。所以能用于定性分析。第六十二頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一3、雙波長分光光度計

由同一光源發(fā)出的光被分成兩束，分別經(jīng)過兩個單色器，得到兩束不同波長（1和2）的單色光；利用切光器使兩束光以一定的頻率交替照射同一吸收池，然后經(jīng)過光電倍增管和電子控制系統(tǒng)，最后由顯示器顯示出兩個波長處的吸光度差值ΔA（ΔA=A1-A2）。第六十三頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一光源單色器1單色器2樣品池切光器檢測器雙波長分光光度計測量示意圖雙波長分光光度計不需參比，通過波長選擇消除試樣渾濁產(chǎn)生的背景干擾和共存組分的吸收干擾。第六十四頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一第六十五頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一返回第六十六頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一第三節(jié)紫外-可見吸收光譜的應(yīng)用定性分析和結(jié)構(gòu)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。第六十七頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一一、定性分析

定性及結(jié)構(gòu)分析，其中主要是有機化合物的分析和鑒定，同分異構(gòu)體的鑒別，物質(zhì)結(jié)構(gòu)的測定等；

物質(zhì)的紫外可見吸收光譜基本上是其分子中生色團及助色團的特性，而不是它的整個分子的特性。第六十八頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一

所以，單根據(jù)紫外光譜不能完全決定物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，還必須與紅外吸收光譜、核磁共振波譜、質(zhì)譜以及其它化學(xué)的和物理化學(xué)的方法共同配合起來，才能得出可靠的結(jié)論。第六十九頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一

當然，紫外光譜也有其特有的優(yōu)點：例如具有π鍵電子及共軛雙鍵的化合物，在紫外區(qū)有強烈的吸收，其ε可達104～105L·mo1-1·cm-1，檢測靈敏度很高(紅外吸收光譜的ε很少超過103L·mo1-1·cm-1)，因而紫外吸收光譜的λmax和εmax還是可以提供一些有價值的定性數(shù)據(jù)。其次，紫外吸收光譜分析所用的儀器比較簡單而普遍，操作方便，準確度也較高，因此它的應(yīng)用是很廣泛的。第七十頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一利用紫外-可見吸收光譜鑒定有機化合物，主要依據(jù)是化合物的吸收光譜。1、一般規(guī)律初步推斷化合物結(jié)構(gòu)

a.化合物在200～800nm無吸收峰，可能是直鏈烷烴或環(huán)烷烴及脂肪族飽和的胺、腈、醇、醚，不含共軛體系，沒有醛酮或溴碘等基團。第七十一頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一b.如果在210～250nm有強吸收帶(ε≥104L·mo1-1·cm-1)，可能含有二個雙鍵的共軛單位；在260～350nm有強吸收帶，表示有3～5個共軛單位。

第七十二頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一

c.如化合物在270～350nm范圍內(nèi)出現(xiàn)的吸收峰很弱(ε＝10～100L·mo1-1·cm-1)而無其它強吸收峰，則說明只含非共軛的，具有n電子的生色團，如羰基、硝基等，是n→π*躍遷產(chǎn)生的吸收帶。例如：第七十三頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一

d.如在250～300nm有中等強度吸收帶且有一定的精細結(jié)構(gòu)，則表示有苯環(huán)的特征吸收。e.300nm以上的強吸收帶，說明化合物具有兩個以上較大的共軛體系。若吸收強且具有明顯的精細結(jié)構(gòu)，說明為稠環(huán)芳烴、稠環(huán)雜芳烴或其衍生物。第七十四頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一2、比較法

以紫外吸收光鑒定有機化合物時，通常是在相同的測定條件下，比較未知物與已知標準物的紫外光譜圖，將兩者的譜圖相同（λmax、λmin、吸收峰的數(shù)目、位置、拐點以及εmax等完全相同），則可認為待測試樣與已知化合物具有相同的生色團。如果沒有標準物，也可借助了標準譜圖或有關(guān)電子光譜數(shù)據(jù)表進行比較。第七十五頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一

但應(yīng)注意，紫外吸收光譜相同，兩種化合物有時不一定相同，因為紫外吸收光譜常只有2～3個較寬的吸收峰，具有相同生色團的不同分子結(jié)構(gòu)，有時在較大分子中不影響生色團的紫外吸收峰，導(dǎo)致不同分子結(jié)構(gòu)產(chǎn)生相同的紫外吸收光譜，但它們的吸光系數(shù)是有差別的，所以在比較λmax的同時，還要比較它們的εmax。第七十六頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一對比吸收光譜特征數(shù)據(jù)：

吸收峰、肩峰、谷、吸光系數(shù)安宮黃體酮炔諾酮λmax：240nmE：408λmax：240nmE：571第七十七頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一對比吸收光譜特征數(shù)據(jù)：

①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，

差別大。第七十八頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一3、經(jīng)驗規(guī)律----最大吸收波長計算法

物質(zhì)的紫外可見吸收光譜基本上是其分子中生色團及助色團的特性，而不是它的整個分子的特性。所以單靠紫外可見吸收光譜確定未知物結(jié)構(gòu)困難，因此，參考經(jīng)驗規(guī)則，計算最大吸收波長與實驗值比較，并確認結(jié)構(gòu)。第七十九頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一二、結(jié)構(gòu)分析

紫外吸收光譜除可用于推測所含官能團外(初步判斷)，還可用來對某些同分異構(gòu)體進行判別。第八十頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一如1，2-二苯乙烯具有順式和反式兩種異構(gòu)體：

已知生色團或助色團必須處在同一平面上才能產(chǎn)生最大的共軛效應(yīng)。由上列二苯乙烯的結(jié)構(gòu)式可見，順式異構(gòu)體由于產(chǎn)生位阻效應(yīng)而影響平面性，使共軛的程度降低，使π→π＊所需要躍遷能量升高,因而發(fā)生淺色移動(向短波方向移動)，并使值降低。由此可判斷其順反式的存在。CCHHCCHH反式順式第八十一頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一乙酰乙酸乙酯存在下述酮-烯醇互變異構(gòu)體：

酮式?jīng)]有共軛雙鍵，它在204nm處僅有弱吸收；而烯醇式由于有共軛雙鍵，因此在245nm處有強的K吸收帶(ε＝18000L·mo1-1·cm-1)。故根據(jù)它們的紫外吸收光譜可判斷其存在與否。第八十二頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一三、化合物中雜質(zhì)檢查

如果一化合物在紫外區(qū)沒有吸收峰，而其中的雜質(zhì)有較強吸收，就可方便地檢出該化合物中的痕量雜質(zhì)。

例如要檢定甲醇中的雜質(zhì)苯，可利用苯在256nm處的B吸收帶，而甲醇此波長處幾乎沒有吸收。圖：甲醇中雜質(zhì)苯的鑒定1-純甲醇，2-被污染的甲醇第八十三頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一腎上腺中微量雜質(zhì)——腎上腺酮含量計算2mg/mL-0.05mol/L的HCL溶液，λ310nm下測定,規(guī)定A310≤0.05即符合要求的雜質(zhì)限量≤0.06%。第八十四頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一

如果一化合物，在可見區(qū)或紫外區(qū)有較強的吸收帶，有時可用摩爾吸收系數(shù)來檢查其純度。例如:菲的氯仿溶液在296nm處有強吸收(1gε＝4.10)。用某法精制的菲，熔點100℃，沸點340℃，似乎已很純，但用紫外吸收光譜檢查，測得的1gε值比標準菲低10％，說明菲的實際含量只有90％，其余很可能是蒽等雜質(zhì)。第八十五頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一四、定量分析原理:根據(jù)朗伯-比爾定律，選擇合適λ測A，求出濃度。（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(guān)系曲線?！穹侠什?比爾定律，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。第八十六頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一AAxCxC第八十七頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一2、標準對照法（相同條件下測定）

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（ε，b同

）：或第八十八頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一例：維生素B12的含量測定

精密吸取B12注射液2.50mL，加水稀釋至10.00mL；另配制對照液，精密稱定對照品25.00mg，加水稀釋至1000mL。在361nm處，用1cm吸收池，分別測定吸光度為0.508和0.518，求B12注射液注射液的濃度以及標示量的百分含量（該B12注射液的標示量為100μg/mL）。解：

答：略。第八十九頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一3、標準加入法

若試樣組成復(fù)雜，可采用標準加入法進行測定，能夠消除試樣基體對測定的影響，缺點是操作比較繁瑣，一般僅在樣品數(shù)量較少時使用。第九十頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一根據(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。

A=ECL

吸收系數(shù)不是在任何儀器和任何條件下都是常數(shù)。但在實驗條件下吸收度與濃度成正比：A=KC而不是A=ECL，準確度不如標準曲線法。4、吸光系數(shù)法第九十一頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期一例：維生素B12的水溶液在361nm處的

值為207，盛于1cm吸收池中，測得溶液的吸光度為0.414，求溶液的濃度。

解：A=