UV-Vis原理及應(yīng)用概述

Chap.2紫外－可見(jiàn)分光光度法（UV-Vis）2021/6/271主要內(nèi)容紫外-可見(jiàn)分光光度法的基本原理定量分析依據(jù)：Lambert-Beer定律定性和定量分析2021/6/272

又稱紫外－可見(jiàn)分子吸收光譜法，它是利用某些物質(zhì)的分子吸收200~800nm光譜區(qū)的輻射來(lái)進(jìn)行分析測(cè)定的方法。這種產(chǎn)生于分子價(jià)電子在電子能級(jí)間的躍遷的光譜，廣泛用于無(wú)機(jī)和有機(jī)物質(zhì)的定性和定量測(cè)定。（近）紫外光區(qū)：200～400nm

可見(jiàn)光區(qū)：400～800nm紫外-可見(jiàn)分光光度法（Ultraviolet-visiblespectrophotometry,UV-Vis）2021/6/273紫外-可見(jiàn)分光光度法的特點(diǎn)1）與其它光譜分析方法相比，其儀器設(shè)備和操作都比較簡(jiǎn)單，費(fèi)用少，分析速度快;

2）靈敏度高（10-4～10-7g/ml）3）選擇性好;4）精密度和準(zhǔn)確度較高;5）用途廣泛2021/6/274§1

基本原理

UV-Vis的產(chǎn)生電子躍遷主要類型常用術(shù)語(yǔ)吸收帶2021/6/2751.紫外－可見(jiàn)吸收光譜的產(chǎn)生電子能級(jí)振動(dòng)能級(jí)轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)分子中電子能級(jí)、振動(dòng)能級(jí)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)示意圖BA2021/6/276吸收輻射能后：△E=△Ee+△Ev+△ErUV-Vis光譜是由分子外層電子躍遷所產(chǎn)生的，屬于電子光譜。同時(shí)，還伴有分子內(nèi)部振動(dòng)能級(jí)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷，從而使譜帶變寬。因此，UV-Vis光譜是帶狀光譜。2021/6/2772.電子躍遷主要類型

按照價(jià)電子性質(zhì)不同討論不同的紫外-可見(jiàn)吸收光譜。以甲醛分子為例：存在σ電子，π電子，n（p）電子。2021/6/278分子軌道理論：

σ成鍵軌道<π成鍵軌道<n非鍵軌道<π*反鍵軌道<σ*反鍵軌道分子中外層電子能級(jí)及躍遷類型示意圖2021/6/2792.1σ→σ*躍遷

此躍遷所需能量最大，輻射波長(zhǎng)最短，吸收峰在遠(yuǎn)紫外區(qū)（真空紫外區(qū)），波長(zhǎng)一般小于150nm。飽和烴中的C-C鍵屬于這類躍遷，例如乙烷的最大吸收波長(zhǎng)

max為135nm。2021/6/27102.2π→π*躍遷

此躍遷所需能量較小，孤立的π→π*吸收峰在200nm附近，吸收強(qiáng)度大(ε>104)。含有不飽和基團(tuán)的有機(jī)物都會(huì)產(chǎn)生此躍遷。如乙烯（蒸氣）的最大吸收波長(zhǎng)

max為162

nm。分子中若有共軛雙鍵，躍遷所需能量降低，

max

增加；共軛系統(tǒng)越長(zhǎng)，躍遷所需能量越低，

max

增加到210nm以上。2021/6/27112.3n→π*躍遷

此躍遷所需能量最小，輻射波長(zhǎng)最長(zhǎng)，吸收峰一般都在近紫外區(qū)，甚至在可見(jiàn)區(qū)。它是含雜原子的不飽和基團(tuán)如羰基、硝基等中的孤對(duì)電子向反鍵軌道躍遷。其特點(diǎn)是吸收強(qiáng)度弱(ε在10～100之間)

，屬于禁阻躍遷。2021/6/27122.4n→σ*躍遷

此躍遷所需能量比較低，吸收峰一般在200nm附近，落于遠(yuǎn)紫外光區(qū)和近紫外光區(qū)。具有未共享電子對(duì)的一些取代基的飽和有機(jī)物都會(huì)產(chǎn)生此躍遷。如CH3OH和CH3NH2的n

*躍遷產(chǎn)生的吸收分別為183nm和213nm。2021/6/27132.5電荷遷移躍遷

所謂電荷遷移躍遷是指用電磁輻射照射化合物時(shí)，電子從給予體向與接受體相聯(lián)系的軌道上躍遷。因此，電荷遷移躍遷實(shí)質(zhì)是一個(gè)內(nèi)氧化-還原的過(guò)程，而相應(yīng)的吸收光譜稱為電荷遷移吸收光譜。如苯?；〈镌诠庾饔孟碌漠悩?gòu)反應(yīng)。電荷遷移吸收帶的譜帶較寬，吸收強(qiáng)度較大（

max>104）。2021/6/2714

配位場(chǎng)躍遷包括d-d躍遷和f-f躍遷。由于這兩類躍遷必須在配體的配位場(chǎng)作用下才可能發(fā)生，因此又稱為配位場(chǎng)躍遷。吸收峰強(qiáng)烈受配位環(huán)境的影響。例如Cu2+以水為配位體，吸收峰在794nm處，而以氨為配位體，吸收峰在663nm處。此類光譜吸收強(qiáng)度弱，較少用于定量分析。2.6配位場(chǎng)躍遷2021/6/2715電子躍遷類型不同，實(shí)際躍遷需要的能量不同，吸收能量的次序?yàn)椋?/p>

σ→σ*＞n→σ*≥π→π*＞n→π*

σ→σ*～150nmn→σ*

～200nmπ→π*～200nmn→π*～300nm2021/6/2716常見(jiàn)電子躍遷所處的波長(zhǎng)范圍及強(qiáng)度2021/6/2717實(shí)例下列結(jié)構(gòu)中所需能量最低和最高的躍遷類型？

CH2=CHCH=CH2CH3-CH=CH-CHO2021/6/27183.常用術(shù)語(yǔ)3.1發(fā)色團(tuán)

分子中能吸收紫外光或可見(jiàn)光的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)叫做發(fā)色團(tuán)或生色團(tuán)。象C=C、C=O、C≡C等都是發(fā)色團(tuán)。發(fā)色團(tuán)的結(jié)構(gòu)不同，電子躍遷類型也不同。一般有π→π*或n→π*躍遷。2021/6/2719常見(jiàn)生色團(tuán)的吸收光譜2021/6/2720

有些原子或基團(tuán)，本身不能吸收波長(zhǎng)大于200nm的光波，但它與一定的發(fā)色團(tuán)相連時(shí)，則可使發(fā)色團(tuán)所產(chǎn)生的吸收峰向長(zhǎng)波長(zhǎng)方向移動(dòng)，并使吸收強(qiáng)度增加，這樣的原子或基團(tuán)叫做助色團(tuán)。一般指帶有非鍵電子對(duì)的基團(tuán)，如-OH、-OR、-NHR、-SH、-Cl、-Br、-I等。3.2助色團(tuán)2021/6/2721

某些有機(jī)化合物因反應(yīng)引入含有未共享電子對(duì)的基團(tuán)使吸收峰向長(zhǎng)波長(zhǎng)移動(dòng)的現(xiàn)象稱為長(zhǎng)移或紅移（redshift）；相反，使吸收峰向短波長(zhǎng)移動(dòng)的現(xiàn)象稱為短移或藍(lán)移（紫移）（blueshift）。3.3藍(lán)移和紅移2021/6/2722

使吸收強(qiáng)度增加的現(xiàn)象稱為濃色效應(yīng)或增色效應(yīng)（hyperchromiceffect）；使吸收強(qiáng)度降低的現(xiàn)象稱為淡色效應(yīng)或減色效應(yīng)（hypochromiceffect）。3.4濃色效應(yīng)和淡色效應(yīng)2021/6/2723

又稱吸收曲線，以波長(zhǎng)λ（nm）為橫坐標(biāo)，以吸光度A或吸收系數(shù)ε為縱坐標(biāo)。光譜曲線中最大吸收峰所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)相當(dāng)于躍遷時(shí)所吸收光線的波長(zhǎng)稱為λmax。和λmax相應(yīng)的摩爾吸收系數(shù)為εmax。εmax>104的吸收峰為強(qiáng)帶。εmax<103的吸收峰為弱帶。曲線中的谷稱為吸收谷或最小吸收(λmin)，有時(shí)在曲線中還可看到肩峰（sh）。3.5吸收光譜2021/6/27242021/6/27254.吸收帶(absorptionband)

在紫外光譜中，吸收峰在光譜中的波帶位置稱為吸收帶。根據(jù)電子躍遷及分子軌道的種類，可將吸收帶分為四種類型。在解析光譜時(shí)，可以從這些吸收帶的類型推測(cè)化合物的分子結(jié)構(gòu)。2021/6/27264.1R帶取自德文：radikal（基團(tuán)），它是由n→π*

躍遷產(chǎn)生的吸收帶，是含雜原子的不飽和基團(tuán)，如C=O、—NO2、—NO、—N＝N—等發(fā)色團(tuán)的特征。特點(diǎn)：①n→π*躍遷的能量最小，處于長(zhǎng)波方向，一般λmax>270nm②躍遷的幾率小，吸收強(qiáng)度弱，ε<1002021/6/2727（CH3）2-C=Oλmax=280nmε

max=16CH3NO2λmax=280nmε

max=22CH3(CH2)7CNOλmax=370nmε

max=552021/6/27284.2K帶取自德文：konjugation（共軛基團(tuán)），它是由共軛體系的π→π*

躍遷產(chǎn)生的。K吸收帶是共軛分子的特征吸收帶，因此用于判斷化合物的共軛結(jié)構(gòu)。紫外-可見(jiàn)吸收光譜中應(yīng)用最多的吸收帶。2021/6/27294.2K帶特點(diǎn)：①吸收峰的波長(zhǎng)小于R帶，一般λmax

：210～250nm（隨著共軛雙鍵的增加，吸收峰紅移）②躍遷的幾率大，吸收強(qiáng)度大，ε>1042021/6/2730CH2=CHCH=CH2λmax=217nmε

max=104CH3-CH=CH-CHO

λmax=217.5nmε

max=1.5×104

在芳香環(huán)上如有發(fā)色團(tuán)取代時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)K帶。苯乙烯λmax=248nm；ε

max=1.4×104

；K帶苯甲醛λmax=249nm；ε

max=1.1×104；

K帶2021/6/2731取自德文：benzenoidband（苯型譜帶）。它是芳香族化合物的特征吸收帶。是由苯環(huán)本身的振動(dòng)及閉合環(huán)狀共軛雙鍵π→π*躍遷而產(chǎn)生的吸收帶，又稱苯的多重吸收。4.3B帶2021/6/2732特點(diǎn)：①在230～270nm呈現(xiàn)一寬峰，中心λmax=256nm，且具有精細(xì)結(jié)構(gòu)（在極性溶劑中測(cè)定或苯環(huán)上有取代基時(shí)，精細(xì)結(jié)構(gòu)消失）②是弱吸收,εmax

=2204.3B帶2021/6/2733苯蒸氣的吸收曲線2021/6/2734取自德文：ethylenicband（乙烯型譜帶）。它是芳香族化合物的另一特征吸收帶。E帶可分為E1及E2兩個(gè)吸收帶，二者可以分別看成是苯環(huán)中的乙烯鍵和共軛乙烯鍵所引起的，也屬π→π*

躍遷。4.4E帶2021/6/2735E1帶：λmax184nm左右，強(qiáng)吸收，ε≈4.7×104

，由苯環(huán)內(nèi)乙烯鍵上的π電子被激發(fā)所致。

E2帶：λmax203nm處，中強(qiáng)吸收，ε≈7×103

，由苯環(huán)的共軛二烯所引起。當(dāng)苯環(huán)上有發(fā)色團(tuán)取代且與苯環(huán)共軛時(shí)，E2帶常與K帶合并，同時(shí)吸收峰向長(zhǎng)波移動(dòng)。2021/6/2736例：苯乙酮的三個(gè)吸收峰為K（E2）帶：λmax=240nm，ε=1.3×104B帶：λmax=278nm，ε=1100R帶：λmax=319nm，ε=502021/6/2737苯乙酮的紫外吸收光譜（溶劑：正庚烷）2021/6/2738Lambert-Beer定律是物質(zhì)對(duì)光吸收的基本定律，是分光光度法定量分析的依據(jù)和基礎(chǔ)。Lambert-Beer定律吸光系數(shù)光度法的誤差§2

Lambert-Beer定律2021/6/27391.吸光度和透光率物質(zhì)對(duì)光的吸收程度：透光率：透光率為透過(guò)光的強(qiáng)度It與入射光強(qiáng)度I0之比，用T（％）表示：即T=It/I0吸光度:為透光率倒數(shù)的對(duì)數(shù)，用A表示：即A=lg1/T=lgI0/It2021/6/27401.吸光度和透光率2021/6/2741Lambert：λ、c一定時(shí)：A∝lBeer：λ、l一定時(shí)：A∝c合并兩式：A∝l·c（c為吸光物質(zhì)濃度，l為透光液層厚度）

Lambert-Beer定律的物理意義：當(dāng)一束平行單色光通過(guò)含有吸光物質(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。2.Lambert-Beer定律2021/6/2742朗伯(Lambert)像

朗伯Lambert（1728-1777）

出生地：Alsace，F(xiàn)rance

他發(fā)現(xiàn)新的幾何觀念：當(dāng)三角形面積逐漸減少時(shí)，它的角度和會(huì)逐漸增加。Lambert被大家所熟悉的是他在π上的研究。第一位提供嚴(yán)謹(jǐn)證法來(lái)說(shuō)明π是無(wú)理數(shù)。在Hermite證明e之前，Lambert早已推測(cè)出e及π是超越數(shù)了。Lambert使得雙曲函數(shù)Hyper－bolicFunctions首度有系統(tǒng)的發(fā)展，而且在物理學(xué)上對(duì)光和熱的研究有許多創(chuàng)新。因此可知Lambert在數(shù)學(xué)、物理、天文均有重要的貢獻(xiàn)。

2021/6/2743Lambert-Beer定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式：A=κcl

式中比例常數(shù)κ與吸光物質(zhì)的本性，入射光波長(zhǎng)及溫度等因素有關(guān)，稱為吸光系數(shù)。吸光系數(shù)的物理意義：吸光物質(zhì)在單位濃度及單位厚度時(shí)的吸收度。是物質(zhì)在一定波長(zhǎng)下的特性常數(shù)。

作用：定性、定量依據(jù)3.吸光系數(shù)2021/6/27443.1摩爾吸光系數(shù)

當(dāng)l以cm，c以mol/L為單位，κ稱為摩爾吸光系數(shù)，用ε表示。

ε的單位為L(zhǎng)/mol·cm，它表示在一定的λ下，物質(zhì)的濃度為1.0mol/L，液層厚度為1.0cm時(shí)溶液的吸光度。2021/6/2745

在一定的λ下，溶液濃度為1％（即1g/100ml），液層厚度為1.00cm時(shí)的吸光度，用表示。3.2百分吸光系數(shù)2021/6/2746摩爾吸光系數(shù)和百分吸光系數(shù)的關(guān)系2021/6/27474.多組分體系-加和性體系的總吸光度等于各組分吸光度之和A=l∑εici前提：各吸光物質(zhì)間無(wú)相互作用結(jié)論：Lambert-Beer定律適用于多組分體系2021/6/27485.吸光度的測(cè)定-空白對(duì)比法（1）采用光學(xué)性質(zhì)相同、厚度相同的吸收池，裝入空白液作參比。（2）調(diào)節(jié)儀器，使透過(guò)參比的透光率為100%。（3）測(cè)定被測(cè)液的透光率或吸光度A。2021/6/27496.光度法的誤差主要由兩方面引起：一是實(shí)際情況偏離Beer定律；二是測(cè)量誤差。2021/6/2750根據(jù)A=κcl關(guān)系式，以濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)作圖，應(yīng)得到一通過(guò)原點(diǎn)的直線，稱為標(biāo)準(zhǔn)曲線或工作曲線。在實(shí)際工作中，當(dāng)有色溶液的濃度較高時(shí)，往往不成直線，這種現(xiàn)象稱為偏離朗伯－比耳定律。2021/6/27511）光學(xué)因素-入射光為非單色光原因：儀器不能提供純粹單色光改進(jìn)：①選用性能好，分辨率高的分光光度計(jì)②選擇合適的入射光波長(zhǎng)6.1偏離Beer定律的原因2021/6/27522）化學(xué)因素-介質(zhì)的不均性原因：溶液中的吸光物質(zhì)因濃度的改變而發(fā)生離解、締合、溶劑化以及配合物生成等的變化，影響物質(zhì)對(duì)光的吸收能力。減小方法：控制顯色反應(yīng)的條件適用：稀溶液2021/6/27536.2測(cè)量誤差由朗伯-比爾定律可知：微分后除以上式可得濃度的相對(duì)誤差為：2021/6/2754濃度測(cè)量的誤差，不但與分光光度計(jì)的讀數(shù)誤差（△T）有關(guān)，而且與透光率T有關(guān)。求極值，令2021/6/2755當(dāng)溶液的透光率為36.8%或吸光度為0.434時(shí)，濃度的相對(duì)誤差最小。T值在65~20%或A值在0.2~0.7之間，濃度相對(duì)誤差較小，是測(cè)量的適宜范圍。2021/6/2756儀器測(cè)量條件的選擇顯色反應(yīng)條件的選擇參比溶液的選擇§3

分析條件的選擇2021/6/27571.儀器測(cè)量條件的選擇1.1適宜的吸光度范圍即當(dāng)A=0.434時(shí)，吸光度測(cè)量誤差最小。最適宜的測(cè)量范圍為0.2~0.7之間。2021/6/2758

通常是根據(jù)被測(cè)組分的吸收光譜，選擇最強(qiáng)吸收帶的最大吸收波長(zhǎng)（λmax）為入射波長(zhǎng)。當(dāng)最強(qiáng)吸收峰的峰形比較尖銳時(shí)，往往選用吸收稍低，峰形稍平坦的次強(qiáng)峰進(jìn)行測(cè)定。1.2入射光波長(zhǎng)的選擇2021/6/2759

為了選擇合適的狹縫寬度，應(yīng)以減少狹縫寬度時(shí)試樣的吸光度不再增加為準(zhǔn)。一般來(lái)說(shuō)，狹縫寬度大約是試樣吸收峰半寬度的十分之一。1.3狹縫寬度的選擇2021/6/2760可見(jiàn)分光光度法一般用來(lái)測(cè)定能吸收可見(jiàn)光的有色溶液。對(duì)某些無(wú)色或淺色物質(zhì)進(jìn)行測(cè)定，常利用顯色反應(yīng)將被測(cè)組分轉(zhuǎn)變?yōu)樵诳梢?jiàn)波長(zhǎng)范圍有吸收的物質(zhì)。常見(jiàn)的顯色反應(yīng)有配位反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)等。2.顯色反應(yīng)條件的選擇2021/6/2761顯色反應(yīng)須滿足以下條件：1．反應(yīng)的生成物必須在紫外-可見(jiàn)光區(qū)有較強(qiáng)的吸光能力，即摩爾吸光系數(shù)較大；2．反應(yīng)有較高的選擇性，即被測(cè)組分生成的化合物吸收曲線應(yīng)與共存物質(zhì)的吸收光譜有明顯的差別；3.反應(yīng)生成的產(chǎn)物有足夠的穩(wěn)定性，以保證測(cè)量過(guò)程中溶液的吸光度不變；4.反應(yīng)生成物的組成恒定。2021/6/2762顯色條件：1）酸度2）顯色劑的用量：過(guò)量3）顯色時(shí)間和溫度4）溶劑2021/6/27633.參比溶液的選擇

測(cè)定試樣溶液的吸光度，需先用參比溶液調(diào)節(jié)T為100%（A為0），以消除其它成分及吸收池和溶劑等對(duì)光的反射和吸收帶來(lái)的測(cè)定誤差。2021/6/2764參比溶液3.1溶劑參比試樣簡(jiǎn)單、共存其它成分對(duì)測(cè)定波長(zhǎng)吸收弱，只考慮消除溶劑與吸收池等因素；

3.2試樣參比如果試樣基體溶液在測(cè)定波長(zhǎng)有吸收，而顯色劑不與試樣基體顯色時(shí)，可按與顯色反應(yīng)相同的條件處理試樣，只是不加入顯色劑。2021/6/27653.3試劑參比如果顯色劑或其它試劑在測(cè)定波長(zhǎng)有吸收，按顯色反應(yīng)相同的條件，不加入試樣，同樣加入試劑和溶劑作為參比溶液。

3.4平行操作參比用不含被測(cè)組分的試樣，在相同的條件下與被測(cè)試樣同時(shí)進(jìn)行處理，由此得到平行操作參比溶液。2021/6/2766§4

紫外－可見(jiàn)分光光度計(jì)紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)的基本結(jié)構(gòu)0.575光源單色器吸收池檢測(cè)器顯示2021/6/27672021/6/27681.1光源

基本要求：在儀器操作所需的光譜區(qū)域內(nèi)能夠發(fā)射連續(xù)輻射，有足夠的輻射強(qiáng)度和良好的穩(wěn)定性，而且輻射能量隨波長(zhǎng)的變化應(yīng)盡可能小。常用的光源有兩類：熱輻射光源和氣體放電光源1.主要部件2021/6/2769熱輻射光源：鎢燈和鹵鎢燈，主要用于可見(jiàn)光區(qū)(400～760nm)

；氣體放電光源：氫燈和氘燈，主要用于紫外光區(qū)(200～400nm)

。氘燈2021/6/2770

單色器的作用是將光源輻射出的復(fù)合光分離成單色光，由狹縫（入射和出射）、準(zhǔn)直鏡和色散元件組成。核心部分是色散元件，起分光的作用。

1.2單色器2021/6/2771800600500400入射狹縫準(zhǔn)直透鏡棱鏡聚焦透鏡出射狹縫白光紅紫λ1λ2單色器示意圖2021/6/27721）棱鏡玻璃：在紫外光區(qū)有吸收，只能用于可見(jiàn)光區(qū)。石英：在紫外-可見(jiàn)光區(qū)均無(wú)吸收，一般只用于紫外光區(qū)。2）光柵已經(jīng)逐漸取代棱鏡，擴(kuò)大了波長(zhǎng)測(cè)量范圍，改善了波長(zhǎng)精度和分辨率。能起分光作用的色散元件主要是棱鏡和光柵。2021/6/2773光柵和棱鏡分光原理2021/6/2774狹縫是單色器的組成之一，對(duì)單色光的純度起著重要作用。狹縫越窄，單色光越純；測(cè)得的吸收峰越尖銳，但光的強(qiáng)度減弱，影響測(cè)定靈敏度。2021/6/2775

又稱比色皿或比色杯，按材料可分為玻璃吸收池和石英吸收池。石英池適用于可見(jiàn)光區(qū)及紫外光區(qū)，玻璃吸收池只能用于可見(jiàn)光區(qū)。1.3吸收池2021/6/2776

常見(jiàn)吸收池光程為0.1～1.0cm，其中1.0cm最常用。為減少光的損失，吸收池的光學(xué)面必須完全垂直于光束方向。2021/6/2777

檢測(cè)器的作用是檢測(cè)光信號(hào)，并將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。類型：（1）光電池：硒光電池（可見(jiàn)）硅光電池（紫外可見(jiàn)）（2）光電管：藍(lán)（紫）敏光電管銻銫陰極紅敏光電管銀和氧化銫陰極（3）光電倍增管：將光信號(hào)放大106-107倍，靈敏現(xiàn)今使用的分光光度計(jì)大多采用光電管或光電倍增管作為檢測(cè)器。1.4檢測(cè)器2021/6/27781）光電管陰極凹面內(nèi)側(cè)涂有光敏材料，被足夠能量的光子照射后發(fā)射電子。當(dāng)陰極與陽(yáng)極之間存在電位差時(shí)，陰極發(fā)射的電子流向陽(yáng)極形成光電流。光電流的大小與照射光強(qiáng)度成正比。光電流較小，需要放大后才能檢測(cè)。2021/6/27792）光電倍增管原理與光電管相似，區(qū)別在于陰極與陽(yáng)極之間還有9個(gè)倍增極。每個(gè)電子經(jīng)過(guò)倍增極時(shí)發(fā)射出多個(gè)新電子，該過(guò)程一直重復(fù)到第9個(gè)倍增極，此時(shí)發(fā)射出的電子數(shù)目大大增加，然后被陽(yáng)極收集，產(chǎn)生較大的電流，再經(jīng)放大，顯示。這樣，大大提高了儀器的靈敏度。2021/6/27801.5信號(hào)顯示系統(tǒng)功能：信號(hào)的處理及讀出常用的記錄系統(tǒng)有電位計(jì)、檢流計(jì)、示波器及數(shù)據(jù)臺(tái)、數(shù)字電壓表等2021/6/27812.紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)的類型2.1單光束分光光度計(jì)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。2.2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(guò)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。2.3雙波長(zhǎng)分光光度計(jì)優(yōu)點(diǎn)：是可以在有背景干擾或共存組分吸收干擾的情況下對(duì)某組分進(jìn)行定量測(cè)定。2021/6/27822021/6/2783雙光束光度計(jì)示意圖2021/6/2784雙波長(zhǎng)光度計(jì)光路示意圖2021/6/27853.分光光度計(jì)的校正和檢驗(yàn)3.1波長(zhǎng)校正3.2吸光度校正3.3雜散光的檢驗(yàn)3.4穩(wěn)定性的檢驗(yàn)2021/6/2786§5紫外-可見(jiàn)吸收光譜與分子結(jié)構(gòu)

化合物的UV-Vis特征，主要取決于分子中發(fā)色團(tuán)與助色團(tuán)以及它們之間的共軛情況，UV-Vis光譜在研究化合物的結(jié)構(gòu)中，可以推定分子的骨架，判斷發(fā)色團(tuán)之間的共軛關(guān)系和估計(jì)共軛體系中取代基的種類、位置和數(shù)目。2021/6/27871.有機(jī)化合物的紫外吸收光譜1.1飽和化合物

1）飽和烴類化合物：只含有單鍵（σ鍵），只能產(chǎn)生σ→σ*躍遷，吸收帶位于遠(yuǎn)紫外區(qū)，如甲烷和乙烷的吸收帶分別在125nm和135nm。在近紫外區(qū)（200～400nm）沒(méi)有吸收（透明），因此在紫外吸收光譜中常用作溶劑。2021/6/27882）含有雜原子的飽和化合物：除了σ→σ*

躍遷，還有n

→σ*躍遷，其吸收帶在近紫外區(qū)的也不多，但若作溶劑使用，可能在200nm以上出現(xiàn)末端吸收，會(huì)增強(qiáng)或影響被測(cè)組分在該區(qū)域的吸收，從而產(chǎn)生測(cè)量誤差。因此測(cè)定波長(zhǎng)須大于溶劑的截止波長(zhǎng)。2021/6/27891.2不飽和化合物1）簡(jiǎn)單的不飽和化合物：由于含有π鍵而具有π→π*躍遷，π→π*躍遷能量比σ→σ*小，但對(duì)于非共軛的簡(jiǎn)單不飽和化合物躍遷能量仍然較高，吸收峰位于遠(yuǎn)紫外區(qū)。如最簡(jiǎn)單的乙烯化合物，吸收峰在170nm附近，ε≈104。若C=C雙鍵上連接的H原子被烷基取代，可產(chǎn)生σ～π超共軛效應(yīng)，吸收峰紅移，烷基取代數(shù)越多，紅移值越大。2021/6/2790

若C=C雙鍵上連接的H原子被助色團(tuán)取代，π→π*吸收將發(fā)生紅移，甚至移到紫外光區(qū)。原因是助色團(tuán)中的n電子可以產(chǎn)生p-π共軛，使π→π*躍遷能量降低。

CH2＝CH-OCH3λmax＝190nmCH2

＝CH-N(CH3)2λmax

＝228nm2021/6/27912）共軛烯烴：在同一分子中，若兩個(gè)生色團(tuán)只隔一個(gè)單鍵則形成共軛體系，共軛體系中兩個(gè)生色團(tuán)相互影響，其吸收光譜與單一生色團(tuán)相比，有很大改變：即吸收峰紅移，吸收強(qiáng)度增加。共軛體系越長(zhǎng)，吸收峰紅移越顯著。2021/6/27922021/6/27933）α、β-不飽和羰基化合物在α、β-不飽和醛、酮、酸、酯中，由于C=O與C=C共軛，使n→π*、π→π*躍遷紅移。

π→π*：~200nm至215～250nm（ε>104）

n→π*：~280nm至310～350nm（ε＜100）2021/6/2794

4）芳香族化合物芳香族化合物在近紫外區(qū)顯示特征的吸收光譜。苯是最簡(jiǎn)單的芳香族化合物，具有環(huán)狀共軛體系，在紫外光區(qū)有E1帶、E2帶和B帶三個(gè)吸收帶，都是由π→π*躍遷產(chǎn)生的。B帶是芳香族化合物的特征，對(duì)鑒定芳香族化合物很有價(jià)值。2021/6/2795

在苯環(huán)上引入取代基，會(huì)使苯的π→π*躍遷引起的各吸收帶發(fā)生位移。苯環(huán)上有取代基時(shí)，一般引起B(yǎng)帶的精細(xì)結(jié)構(gòu)消失，并且各譜帶的λmax發(fā)生紅移，εmax值通常增大。2021/6/2796

i.單取代苯當(dāng)引入的基團(tuán)為助色基團(tuán)時(shí)，取代基對(duì)吸收帶的影響大小與取代基的推電子能力有關(guān)。推電子能力越強(qiáng)，影響越大。順序?yàn)?/p>

-O－＞-NH2＞-OCH3＞-OH＞-Br＞-Cl＞-CH3當(dāng)引入的基團(tuán)為發(fā)色基團(tuán)時(shí)，其對(duì)吸收譜帶的影響程度大于助色基團(tuán)。影響的大小與發(fā)色基團(tuán)的吸電子能力有關(guān)，吸電子能力越強(qiáng)，影響越大。其順序?yàn)?/p>

-NO2＞-CHO＞-COCH3＞-COOH＞-CN-、-COO-＞-SO2NH2＞-NH3+2021/6/2797

ii二取代苯在二取代苯中，由于取代基的性質(zhì)和取代位置不同，產(chǎn)生的影響也不同。

a當(dāng)兩個(gè)不同類基團(tuán)對(duì)位取代時(shí)，由于兩個(gè)取代基效應(yīng)相反，產(chǎn)生協(xié)同作用，故λmax產(chǎn)生顯著的紅移。效應(yīng)相反的兩個(gè)取代基若相互處于間位或鄰位時(shí)，則二取代物的光譜與各單取代物的區(qū)別是很小的。2021/6/2798例如：

260nm

280nm

380nm

280nm

282.5nm

2021/6/2799

b當(dāng)同類基團(tuán)取代時(shí)，由于效應(yīng)相同，兩個(gè)基團(tuán)不能協(xié)同，則吸收峰往往不超過(guò)單取代時(shí)的波長(zhǎng)，且鄰、間、對(duì)三個(gè)異構(gòu)體的波長(zhǎng)也相近。例如：

230nm260nm258nm

255nm255nm2021/6/271002.影響紫外吸收光譜的因素

UV-Vis光譜主要取決于分子結(jié)構(gòu)和取代基，但是分子中的結(jié)構(gòu)因素和測(cè)定條件也會(huì)影響光譜。主要體現(xiàn)在對(duì)共軛作用的影響。2021/6/271012.1空間位阻的影響

各生色因子處于同一平面才能達(dá)到有效共軛，若發(fā)色團(tuán)之間或發(fā)色團(tuán)與助色團(tuán)之間太擁擠，就會(huì)排斥于同一平面之外，使共軛程度降低，躍遷所需能量增大，吸收峰藍(lán)移，吸收強(qiáng)度減小。2021/6/271021）基團(tuán)異構(gòu)：共軛體系越大，吸收波長(zhǎng)越長(zhǎng)，ε越大；共軛體系越小，吸收波長(zhǎng)越短，ε越小。2）順?lè)串悩?gòu)：通常順式異構(gòu)體由于空間位阻的影響，吸收峰藍(lán)移，吸收強(qiáng)度降低。

λmax（順式）<λmax（反式），

εmax（順式）<

εmax（反式）2.2異構(gòu)現(xiàn)象的影響2021/6/27103

（反式）（順式）

λmax=295.5nmλmax=280nmεmax

=29000εmax

=10500

2021/6/27104

分子中兩個(gè)非共軛發(fā)色團(tuán)處于一定的空間位置，尤其是環(huán)狀體系中，有利于生色團(tuán)電子軌道間的相互作用，這種作用稱為跨環(huán)效應(yīng)。使吸收帶波長(zhǎng)增大，吸收增強(qiáng)。2.3跨環(huán)效應(yīng)的影響2021/6/271051）n→π*躍遷所產(chǎn)生的吸收峰隨溶劑極性的增加而向短波長(zhǎng)方向移動(dòng)。

因?yàn)榫哂泄聦?duì)電子對(duì)的分子能與極性溶劑發(fā)生氫鍵締合。

2.4溶劑效應(yīng)的影響2021/6/27106

極性：基態(tài)>激發(fā)態(tài)氫鍵作用強(qiáng)度：基態(tài)>激發(fā)態(tài)能級(jí)的能量下降：基態(tài)>激發(fā)態(tài)實(shí)現(xiàn)n→π*躍遷需要的?E增加，故使吸收峰藍(lán)移。2.4溶劑效應(yīng)的影響2021/6/271072）π→π*躍遷所產(chǎn)生的吸收峰隨著溶劑極性的增加而向長(zhǎng)波長(zhǎng)方向移動(dòng)。極性：基態(tài)<激發(fā)態(tài)氫鍵作用強(qiáng)度：基態(tài)<激發(fā)態(tài)能級(jí)的能量下降：基態(tài)<激發(fā)態(tài)實(shí)現(xiàn)p→π*躍遷需要的?E增加，故使吸收峰紅移。2021/6/27108溶劑對(duì)n→π*，π→π*的影響2021/6/27109

體系pH的改變可能引起共軛體系的延長(zhǎng)或縮短，從而引起吸收峰位置的改變，對(duì)一些不飽和酸、烯醇、酚及苯胺類化合物的紫外光譜影響很大。2.5體系pH的影響2021/6/27110（a）苯酚的UV光譜圖（b）苯胺的UV光譜圖溶液酸堿性對(duì)紫外光譜的影響2021/6/27111

酚→酚鹽，氧上孤對(duì)電子增多，p-p共軛增強(qiáng)，?E減小，吸收峰紅移。

胺→胺鹽，氮上孤對(duì)電子消失，p-p共軛消失，?E增大，吸收峰藍(lán)移。

2021/6/27112

在藥物成分分析中，可利用紫外吸收光譜變化規(guī)律來(lái)推斷結(jié)構(gòu)中的酸性、堿性基團(tuán)。如果化合物溶液從中性變?yōu)閴A性時(shí)，吸收峰發(fā)生紅移，表明該化合物為酸性物質(zhì)；如果化合物溶液從中性變?yōu)樗嵝詴r(shí)，吸收峰發(fā)生藍(lán)移，表明化合物可能為芳胺。2.5體系pH的影響2021/6/27113§6紫外-可見(jiàn)吸收光譜的應(yīng)用定性鑒別純度檢查定量分析結(jié)構(gòu)分析2021/6/271141.定性鑒別

利用UV-Vis光譜對(duì)有機(jī)化合物進(jìn)行定性鑒別的主要依據(jù)是多數(shù)有機(jī)化合物具有特征吸收光譜，如吸收光譜的形狀、吸收峰數(shù)目、各吸收峰的波長(zhǎng)位置、強(qiáng)度與相應(yīng)的吸光系數(shù)等。利用UV-Vis光譜對(duì)有機(jī)化合物進(jìn)行定性鑒別，一般采用對(duì)比法。2021/6/271151）比較吸收光譜的特征數(shù)據(jù)：有些結(jié)構(gòu)相似的化合物λmax相同，但分子量不同，所以吸光系數(shù)存在差別，可用作鑒別依據(jù)。2）比較吸光度比值的一致性：有些化合物不只一個(gè)吸收峰，可用在不同吸收峰處測(cè)得吸光度的比值A(chǔ)1/A2或ε1/ε2作為鑒別的依據(jù)。3）比較吸收光譜的一致性：如果兩者完全相同，則可能是同一種化合物；如果兩者有明顯差別，則肯定不是同一種化合物。2021/6/271162.純度檢查1）雜質(zhì)檢查：若被檢樣品在一定的波長(zhǎng)范圍內(nèi)無(wú)明顯吸收而所含雜質(zhì)有吸收，則檢樣中含有少量雜質(zhì)都可用UV-Vis光譜檢查出來(lái)。

2）雜質(zhì)的限量檢查：可利用吸光度或吸收峰與谷處吸光度的比值來(lái)控制藥品中雜質(zhì)的含量。2021/6/271173.定量分析原理：Lambert-Beer定律2021/6/27118Ac標(biāo)準(zhǔn)工作曲線3.1單組分定量分析1）標(biāo)準(zhǔn)曲線法：用標(biāo)準(zhǔn)品配制一組不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)序列，在選定條件下分別測(cè)定吸光度，繪制吸光度-濃度曲線，即標(biāo)準(zhǔn)曲線。在相同條件下測(cè)出樣品的吸光度，然后由標(biāo)準(zhǔn)曲線確定樣品溶液的濃度。2021/6/271192）標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照法：在選定波長(zhǎng)處，分別測(cè)定樣品溶液和標(biāo)準(zhǔn)品溶液的吸光度，然后求出樣品的含量。2021/6/271203）吸光系數(shù)法：若吸收池厚度l和吸光系數(shù)ε或E已知，即可根據(jù)測(cè)得的吸光度A求出被測(cè)物濃度：

c=A/ε·l或c=A/E·l

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適應(yīng)性1）標(biāo)準(zhǔn)曲線法：有對(duì)照品，大量未知樣品2）標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照法：有對(duì)照品，A-c關(guān)系嚴(yán)格符合Beer定律3）吸光系數(shù)法：吸光系數(shù)已知，儀器較精密

三種定量分析方法的比較

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通常吸光系數(shù)可從有關(guān)文獻(xiàn)中查出；也可將被測(cè)溶液的吸光度換算成樣品的吸光系數(shù)，然后與純品的吸光系數(shù)相比較，求算樣品中被測(cè)組分含量。2021/6/271233.2多組分定量分析多組分體系-加和性體系的總吸光度等于各組分吸光度之和A=l∑εici前提：各吸光物質(zhì)間無(wú)相互作用結(jié)論：Lambert-Beer定律適用于多組分體系2021/6/27124以二元混合組分的測(cè)定為例三種情況：