紫外可見(jiàn)分光

1、紫外紫外- -可見(jiàn)分光光度法可見(jiàn)分光光度法ultraviolet and visible spectrophotometry第一節(jié)基本原理和概念第一節(jié)基本原理和概念一、電子躍遷類型一、電子躍遷類型 有機(jī)化合物分子的電子躍遷有機(jī)化合物分子的電子躍遷L Lmolmol-1-1cmcm1 1L Lmolmol-1-1cmcm1 1 含有含有會(huì)發(fā)生會(huì)發(fā)生在躍遷選律上屬于禁阻躍遷。在躍遷選律上屬于禁阻躍遷。（溶劑環(huán)己烷（溶劑環(huán)己烷) ) L Lmolmol1 1 cmcm1 1。含非鍵電子的飽和含非鍵電子的飽和烴衍生物烴衍生物特點(diǎn)：特點(diǎn)： 150150250nm250nm，大部分在遠(yuǎn)紫外區(qū)，大部分在遠(yuǎn)紫

2、外區(qū)，近紫外區(qū)仍不易觀察到。近紫外區(qū)仍不易觀察到。 如：如： 一氯甲烷、甲醇、三甲基胺一氯甲烷、甲醇、三甲基胺n* *躍遷的躍遷的maxmax分別為分別為173nm173nm、183nm183nm和和227nm227nm。DAD+Ah 給予體給予體接受體接受體32FeSCNFeSCNh +22NR =NRh CO =CO R R h +L Lmolmol1 1 cmcm1 1，利用它進(jìn)行定量分析，有利于靈，利用它進(jìn)行定量分析，有利于靈敏度的提高。敏度的提高。Lmol1 cm 1二、紫外二、紫外- -可見(jiàn)吸收光譜的常用概念可見(jiàn)吸收光譜的常用概念 有機(jī)化合物的吸收譜帶常因引入取代基或改變?nèi)苡袡C(jī)化合

3、物的吸收譜帶常因引入取代基或改變?nèi)軇┦棺畲笪詹ㄩL(zhǎng)劑使最大吸收波長(zhǎng)maxmax和吸收強(qiáng)度發(fā)生變化和吸收強(qiáng)度發(fā)生變化: : maxmax向長(zhǎng)波方向移動(dòng)稱為向長(zhǎng)波方向移動(dòng)稱為紅移紅移，向短波方向移，向短波方向移動(dòng)稱為動(dòng)稱為藍(lán)移藍(lán)移 ( (或紫移或紫移) )。吸收強(qiáng)度即摩爾吸光系數(shù)。吸收強(qiáng)度即摩爾吸光系數(shù)增大或減小的現(xiàn)象分別稱為增大或減小的現(xiàn)象分別稱為增色效應(yīng)增色效應(yīng)或或減色效應(yīng)減色效應(yīng)如圖所示。如圖所示。 有一些有一些它們本身沒(méi)有生色功能它們本身沒(méi)有生色功能( (不能吸收不能吸收200nm200nm的光的光) )，但當(dāng)它們與生色團(tuán)相連時(shí)，就會(huì)，但當(dāng)它們與生色團(tuán)相連時(shí)，就會(huì)發(fā)生發(fā)生n-n-共軛作用，

4、增強(qiáng)生色團(tuán)的生色能力共軛作用，增強(qiáng)生色團(tuán)的生色能力( (吸收吸收波長(zhǎng)向長(zhǎng)波方向移動(dòng)，且吸收強(qiáng)度增加波長(zhǎng)向長(zhǎng)波方向移動(dòng)，且吸收強(qiáng)度增加) )，這樣的，這樣的基團(tuán)稱為助色團(tuán)?；鶊F(tuán)稱為助色團(tuán)。三、吸收帶與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系三、吸收帶與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系萘蒽蒽丁省丁省戊省戊省無(wú)色無(wú)色見(jiàn)教材見(jiàn)教材184頁(yè)頁(yè)四、影響吸收帶的因素四、影響吸收帶的因素CCH H CCHHnn溶劑的極性對(duì)吸收峰位置的影響溶劑的極性對(duì)吸收峰位置的影響溶劑的極性對(duì)吸收峰位置的影響溶劑的極性對(duì)吸收峰位置的影響溶劑效應(yīng)對(duì)異丙叉丙酮的溶劑效應(yīng)對(duì)異丙叉丙酮的溶劑的極性對(duì)吸收光譜形狀的影響溶劑的極性對(duì)吸收光譜形狀的影響 溶劑極性的變化會(huì)使化合物的紫

5、外吸收譜形狀改變。溶劑極性的變化會(huì)使化合物的紫外吸收譜形狀改變。 當(dāng)物質(zhì)溶解在溶劑中時(shí)，溶劑分子將該溶質(zhì)分子包圍，當(dāng)物質(zhì)溶解在溶劑中時(shí)，溶劑分子將該溶質(zhì)分子包圍，即溶劑化，從而限制了溶質(zhì)分子的自由轉(zhuǎn)動(dòng)，使轉(zhuǎn)動(dòng)即溶劑化，從而限制了溶質(zhì)分子的自由轉(zhuǎn)動(dòng)，使轉(zhuǎn)動(dòng)光譜消失。溶劑的極性大，使溶質(zhì)分子的振動(dòng)受到限光譜消失。溶劑的極性大，使溶質(zhì)分子的振動(dòng)受到限制，由振動(dòng)引起的精細(xì)結(jié)構(gòu)也不出現(xiàn)。制，由振動(dòng)引起的精細(xì)結(jié)構(gòu)也不出現(xiàn)。 當(dāng)物質(zhì)溶解在非極性溶劑中時(shí)，其光譜與該物質(zhì)的當(dāng)物質(zhì)溶解在非極性溶劑中時(shí)，其光譜與該物質(zhì)的氣態(tài)的光譜相似，可以觀測(cè)到孤立分子產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)氣態(tài)的光譜相似，可以觀測(cè)到孤立分子產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)-振振動(dòng)

6、的精細(xì)結(jié)構(gòu)。動(dòng)的精細(xì)結(jié)構(gòu)。321對(duì)稱四嗪的吸收光譜圖對(duì)稱四嗪的吸收光譜圖蒸氣狀態(tài)蒸氣狀態(tài) 環(huán)己烷中環(huán)己烷中 水中水中N NN NHCCHAOHO-OH-H+本節(jié)重點(diǎn)：本節(jié)重點(diǎn)：1.1.電子躍遷類型：電子躍遷類型： nn 、 2.2.有關(guān)概念有關(guān)概念: :生色團(tuán)、助色團(tuán)、紅移和藍(lán)移生色團(tuán)、助色團(tuán)、紅移和藍(lán)移3.3.影響吸收帶的因素影響吸收帶的因素五、朗伯五、朗伯-比爾定律比爾定律 布格布格(Bouguer)(Bouguer)和朗伯和朗伯(Lambert)(Lambert)先后于先后于17291729年和年和17601760年年闡明了光的吸收程度和吸收層厚度的關(guān)系。闡明了光的吸收程度和吸收層厚度的

7、關(guān)系。Al18521852年比耳年比耳(Beer)(Beer)又提出了光的吸收程度和吸收物濃度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。之間也具有類似的關(guān)系。A c 二者的結(jié)合稱為朗伯二者的結(jié)合稱為朗伯比耳定律，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：比耳定律，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：1%1cmE1%110cmME 摩爾吸光系數(shù)摩爾吸光系數(shù)在數(shù)值上等于濃度為在數(shù)值上等于濃度為1 mol/L1 mol/L、液層厚度為液層厚度為1cm1cm時(shí)該溶液在某一波長(zhǎng)下的吸光度；時(shí)該溶液在某一波長(zhǎng)下的吸光度；百分吸光系數(shù)百分吸光系數(shù) (L(Lg g-1-1cmcm-1-1）相當(dāng)于濃度為）相當(dāng)于濃度為1 1 g/Lg/L、液層厚

8、度為、液層厚度為1cm1cm時(shí)該溶液在某一波長(zhǎng)下的吸時(shí)該溶液在某一波長(zhǎng)下的吸光度。光度。1%1cmE6.與波長(zhǎng)有關(guān)。與波長(zhǎng)有關(guān)。 最大吸收波長(zhǎng)最大吸收波長(zhǎng)maxmax處的摩爾吸光系數(shù)，常以處的摩爾吸光系數(shù)，常以maxmax表示。表示。maxmax表明了該吸收物質(zhì)最大限度的表明了該吸收物質(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。的最大靈敏度。 7.7.maxmax愈大，表明該物質(zhì)的吸光能力愈強(qiáng)，測(cè)愈大，表明該物質(zhì)的吸光能力愈強(qiáng)，測(cè)定的靈敏度愈高。（定量分析的依據(jù)）定的靈敏度愈高。（定量分析的依據(jù)）六、偏離比爾定律的原因六、偏離比

9、爾定律的原因11221122lglgototIAclIIAclI 因?qū)嶋H上只能測(cè)總吸光度因?qū)嶋H上只能測(cè)總吸光度A A總總，并不能分別測(cè)得，并不能分別測(cè)得A A1 1和和A A2 2，故故: :1212121212 =lglg =lg1010oootttooclclooIIIAIIIIIII 總總總總總總令：令： 1 1- -2 2 ；設(shè)：；設(shè)：o o1 1 o o2 21112 =lg(110) =lg2lg(110)ocltclIAIA 總總1 =lg2lg(110)clAA 總總lgotIAclI 總總很小時(shí)，即很小時(shí)，即1 12 2： 則可近似認(rèn)為是單色光。在低濃度范圍內(nèi)，則可近似認(rèn)為是

10、單色光。在低濃度范圍內(nèi)，不發(fā)生偏離。若濃度較高，即使不發(fā)生偏離。若濃度較高，即使很小，很小， A A總總 1 1, ,且隨著且隨著c c值增大值增大, ,A A總總 與與A A 1 1的差異愈大，的差異愈大，在圖上則表現(xiàn)為在圖上則表現(xiàn)為A-cA-c曲線上部曲線上部( (高濃度區(qū)高濃度區(qū)) )彎曲愈彎曲愈嚴(yán)重。嚴(yán)重。故朗伯故朗伯比耳定律只適用于稀溶液。比耳定律只適用于稀溶液。為克服非單色光引起的偏離，首先應(yīng)選擇比較為克服非單色光引起的偏離，首先應(yīng)選擇比較好的單色器。此外還應(yīng)將入射波長(zhǎng)選定在待測(cè)物好的單色器。此外還應(yīng)將入射波長(zhǎng)選定在待測(cè)物質(zhì)的最大吸收波長(zhǎng)且吸收曲線較平坦處。質(zhì)的最大吸收波長(zhǎng)且吸收曲

11、線較平坦處。例：例： 鉻酸鹽或重鉻酸鹽溶液中存在下列平衡：鉻酸鹽或重鉻酸鹽溶液中存在下列平衡： 溶液中溶液中 、 的顏色不同，吸光性質(zhì)的顏色不同，吸光性質(zhì)也不相同。也不相同。 故：此時(shí)溶液故：此時(shí)溶液pHpH對(duì)測(cè)定有重要影響。對(duì)測(cè)定有重要影響。2242722CrO2HCr OH O24CrO 227Cr O 11111lgln2.30310.434ln0.434 lgACElTElTElCTElCTCTT 微分后整理可得濃度的相對(duì)誤差為：微分后整理可得濃度的相對(duì)誤差為：第二節(jié)第二節(jié) 紫外紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)可見(jiàn)分光光度計(jì)一、基本組成一、基本組成2.2.單色器單色器 聚焦裝置：聚焦裝置： 透鏡或

12、凹面反射鏡，透鏡或凹面反射鏡， 將分光后所得單色光聚將分光后所得單色光聚焦至出射狹縫；焦至出射狹縫； 出射狹縫。出射狹縫。 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意將光源發(fā)射的復(fù)合光分解成單色光并可從中選出一任意波長(zhǎng)單色光的光學(xué)系統(tǒng)。波長(zhǎng)單色光的光學(xué)系統(tǒng)。 入射狹縫：光源的光由此進(jìn)入單色器；入射狹縫：光源的光由此進(jìn)入單色器； 準(zhǔn)光裝置：透鏡或返射鏡使入射光成為平行光束；準(zhǔn)光裝置：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；棱鏡或光柵；色散元件：將復(fù)合光分解成單色光；棱鏡或光柵； 樣品室放置各種類型的吸收池（比色皿）和相樣品室放置各種類型的吸收池（比色皿）和相應(yīng)的

13、池架附件。吸收池主要有石英池和玻璃池兩應(yīng)的池架附件。吸收池主要有石英池和玻璃池兩種。在紫外區(qū)須采用石英池種。在紫外區(qū)須采用石英池，可見(jiàn)區(qū)一般用玻璃可見(jiàn)區(qū)一般用玻璃池。池。 利用光電效應(yīng)將透過(guò)吸收池的光信號(hào)變成可測(cè)的利用光電效應(yīng)將透過(guò)吸收池的光信號(hào)變成可測(cè)的電信號(hào)，常用的有光電池、光電管或光電倍增管。電信號(hào)，常用的有光電池、光電管或光電倍增管。 檢流計(jì)、數(shù)字顯示、微機(jī)進(jìn)行儀器自動(dòng)控制和檢流計(jì)、數(shù)字顯示、微機(jī)進(jìn)行儀器自動(dòng)控制和結(jié)果處理。結(jié)果處理。二、分光光度計(jì)的類型二、分光光度計(jì)的類型二、分光光度計(jì)的類型二、分光光度計(jì)的類型二、分光光度計(jì)的類型二、分光光度計(jì)的類型3.3.雙波長(zhǎng)雙波長(zhǎng)： 將不同波長(zhǎng)

14、的兩束單色光將不同波長(zhǎng)的兩束單色光( (1 1、2 2) ) 快束交快束交替通過(guò)同一吸收池而后到達(dá)檢測(cè)器。產(chǎn)生交流替通過(guò)同一吸收池而后到達(dá)檢測(cè)器。產(chǎn)生交流信號(hào)。無(wú)需參比池。信號(hào)。無(wú)需參比池。 = =1 12nm2nm。兩波長(zhǎng)同時(shí)兩波長(zhǎng)同時(shí)掃描即可獲得導(dǎo)數(shù)光譜。掃描即可獲得導(dǎo)數(shù)光譜。第三節(jié)第三節(jié) 紫外紫外-可見(jiàn)分光光度分析方法可見(jiàn)分光光度分析方法一、定性分析一、定性分析111222AE C lEAE C lE 第三節(jié)第三節(jié) 紫外紫外-可見(jiàn)分光光度分析方法可見(jiàn)分光光度分析方法二、定性分析二、定性分析ACl 0 SSXXSSXXSXXSAC lAC lACACCACA 則：則：例：見(jiàn)例：見(jiàn)199頁(yè)頁(yè)

15、第三節(jié)第三節(jié) 紫外紫外-可見(jiàn)分光光度分析方法可見(jiàn)分光光度分析方法四、多組分的定量分析四、多組分的定量分析若各組分的吸收曲線互有重疊，則可根據(jù)吸若各組分的吸收曲線互有重疊，則可根據(jù)吸光度的加合性求解聯(lián)立方程組得出各組分的含光度的加合性求解聯(lián)立方程組得出各組分的含量。量。 A1= a1l ca b1l cb A2= a2l ca b2l cb 12111222212121 = =() YYX YXYX YXYX YX YXXXXXAAAAAAAAAAAAAEEC l 第三節(jié)第三節(jié) 紫外紫外-可見(jiàn)分光光度分析方法可見(jiàn)分光光度分析方法五、紫外吸收光譜法用于有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)研究五、紫外吸收光譜法用于有

16、機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)研究第三節(jié)第三節(jié) 紫外紫外-可見(jiàn)分光光度分析方法可見(jiàn)分光光度分析方法六、光電比色法六、光電比色法l習(xí)題習(xí)題雙波長(zhǎng)分光光度計(jì)的輸出信號(hào)是：雙波長(zhǎng)分光光度計(jì)的輸出信號(hào)是： A.A.樣品吸收與參比吸收之差樣品吸收與參比吸收之差 B.B.樣品在樣品在1 1和和2 2處吸收之差處吸收之差 C.C.樣品在樣品在1 1的吸收與參比在的吸收與參比在2 2的吸收之差的吸收之差 D.D.樣品吸收和參比吸收之和樣品吸收和參比吸收之和雙波長(zhǎng)與單波長(zhǎng)分光光度計(jì)的主要區(qū)別是雙波長(zhǎng)與單波長(zhǎng)分光光度計(jì)的主要區(qū)別是（ ） A.A.光源個(gè)數(shù)光源個(gè)數(shù) B.B.單色器個(gè)數(shù)單色器個(gè)數(shù) C.C.吸收池個(gè)數(shù)吸收池個(gè)數(shù) D.D.單色器及吸收池個(gè)數(shù)單色器及吸收池個(gè)數(shù)某試液用某試液用2.0cm2.0cm的比色皿測(cè)量時(shí)的比色皿測(cè)量時(shí)T = T = 60%,60%,若用若用1.0cm1.0cm、3.0cm3.0cm和和4.0cm4