紫外-可見分光12003

1、UV-Vis光譜法屬于電子光譜法光譜法屬于電子光譜法 :200nm,真空紫外區(qū)真空紫外區(qū) 200400nm（UV）（近紫外區(qū)）（近紫外區(qū)） 400760nm（Vis）（可見區(qū)）（可見區(qū)）1、分子軌道與躍遷類型、分子軌道與躍遷類型 原子的價電子：原子的價電子：指最外層電子，是成鍵電子。指最外層電子，是成鍵電子。價價電子類型有：電子類型有： 鍵電子：形成單鍵的電子（鍵電子：形成單鍵的電子（C-C、C-H） 鍵電子：形成雙鍵的電子（鍵電子：形成雙鍵的電子（C=C、C=O）n 電子：未成鍵的孤對電子（電子：未成鍵的孤對電子（O、N、S、鹵素）、鹵素） 軌道：軌道：描述分子、原子中電子的運動狀態(tài)，表示電

2、描述分子、原子中電子的運動狀態(tài)，表示電子的幾率分布。每一個軌道有其相應的能量。子的幾率分布。每一個軌道有其相應的能量。 分子軌道分子軌道: :由原子軌道相互作用形成的。兩個原子軌由原子軌道相互作用形成的。兩個原子軌道作用形成兩個分子軌道（成鍵軌道和反鍵軌道）。道作用形成兩個分子軌道（成鍵軌道和反鍵軌道）。電子躍遷：分子軌道上的電子在吸收光子后，由基態(tài)電子躍遷：分子軌道上的電子在吸收光子后，由基態(tài)激發(fā)到激發(fā)態(tài)稱為電子躍遷。激發(fā)到激發(fā)態(tài)稱為電子躍遷。類型有：類型有： E大，大，?。ㄐ。?50nm）,處于遠紫外區(qū)處于遠紫外區(qū)飽和烷烴飽和烷烴max104(強吸收強吸收) 共軛雙鍵數(shù)共軛雙鍵數(shù), E 如

3、如:CH2=CH2(孤立雙鍵孤立雙鍵):max=165nm; =104 丁二烯丁二烯(共軛雙鍵共軛雙鍵): max=217nm; =21000（3）n- *躍遷躍遷：含有孤對電子的分子：含有孤對電子的分子：-OH、-NH2、-X、-S大多數(shù)波長仍小于大多數(shù)波長仍小于200nm如：如： H2O(167nm)； CH3OH(184nm)； CH3Cl(173nm); CH3I(258nm)；（4）n- *躍遷躍遷:(含有雜原子的不飽和基團含有雜原子的不飽和基團)-C=O、-C=S、-N=N- E，200400nm；：10100(吸收強度較弱吸收強度較弱)如丙酮：如丙酮： max=279nm; =1

4、030（5）電荷遷移躍遷：某些分子同時具有電子給予部分和電子接受部分，當用電磁）電荷遷移躍遷：某些分子同時具有電子給予部分和電子接受部分，當用電磁輻射照射這樣的化合物時，電子從給予體外層軌道向接受體躍遷，所產(chǎn)生的光譜輻射照射這樣的化合物時，電子從給予體外層軌道向接受體躍遷，所產(chǎn)生的光譜稱為電荷轉移光譜。許多無機配合物能夠產(chǎn)生這樣的光譜。其特點是摩爾吸光系稱為電荷轉移光譜。許多無機配合物能夠產(chǎn)生這樣的光譜。其特點是摩爾吸光系數(shù)大，一般數(shù)大，一般maxmax10104 4L L mol mol-1-1 cm cm-1-1。 （6）配位體場躍遷：指過渡金屬離子與配位體（通常是有機化合物）所形成的配）

5、配位體場躍遷：指過渡金屬離子與配位體（通常是有機化合物）所形成的配合物在配體配位場作用下，吸收外來電磁輻射所產(chǎn)生的光譜。其摩爾吸光系數(shù)較合物在配體配位場作用下，吸收外來電磁輻射所產(chǎn)生的光譜。其摩爾吸光系數(shù)較小小 ，一般，一般maxmax1010104 4； 弱帶弱帶: : 10C=O的的 軌道與雜原子的軌道與雜原子的p軌道交蓋軌道交蓋,出現(xiàn)出現(xiàn)跨環(huán)效應跨環(huán)效應 * 躍遷：躍遷： n* 躍遷：躍遷： 4、溶劑的影響溶劑的影響 * 躍遷，溶劑極性增加，吸收紅移。躍遷，溶劑極性增加，吸收紅移。 n* 躍遷，溶劑極性增加，吸收藍移。躍遷，溶劑極性增加，吸收藍移。 隨溶劑極性增加，吸收光譜變得平滑，精細

6、結構消失。隨溶劑極性增加，吸收光譜變得平滑，精細結構消失。5、體系、體系pH值值 影響物質存在型體，影響吸收影響物質存在型體，影響吸收波長。波長。 對酸堿中性化合物均有影響對酸堿中性化合物均有影響 6、超共軛效應影響超共軛效應影響 甲基取代雙鍵碳上的氫以后，通過甲基的甲基取代雙鍵碳上的氫以后，通過甲基的C-H鍵鍵和和 體系電子重疊引起的共軛作用，使體系電子重疊引起的共軛作用，使* 躍遷躍遷紅移紅移 討論討論 按紫外吸收波長由長到短排列成序：按紫外吸收波長由長到短排列成序：CH2=CHCCH3 CH3OCH=CHCCH3O 219 224CH3CH3CH3(A) (B) (C)CH2=CHCCH

7、3 CH3OCH=CHCCH3O 219 224CH3CH3CH3(A) (B) (C) 選擇溶劑時注意下列幾點：選擇溶劑時注意下列幾點： 溶劑應能溶劑應能很好地溶解被測試樣很好地溶解被測試樣，溶劑對溶，溶劑對溶質應該是質應該是惰性的惰性的。即所成溶液應具有良好。即所成溶液應具有良好的化學和光化學穩(wěn)定性的化學和光化學穩(wěn)定性 在溶解度允許的范圍內(nèi)，盡量選擇極性較在溶解度允許的范圍內(nèi)，盡量選擇極性較小的溶劑。小的溶劑。 溶劑在樣品的吸收光譜區(qū)應無明顯吸收溶劑在樣品的吸收光譜區(qū)應無明顯吸收描述物質對單色光吸收強弱與液層厚度和待描述物質對單色光吸收強弱與液層厚度和待測物濃度的關系測物濃度的關系CABe

8、erlALambert定律：定律：定律：定律：假設一束平行單色光通過一個吸光物體假設一束平行單色光通過一個吸光物體 nlSII吸光質點數(shù)為厚度為物體截面為透過光強為入射光強為0 取物體中一極薄層取物體中一極薄層xxdISdnkSdSdnkdSdnI透過薄層減弱的光強為幾率光子通過薄層被吸收的不讓光子通過的面積為薄層的吸光質點數(shù)為設入射光強為SdnkIdIxxnIIxxSdnkIdI00SnEIISnkII00lglnClSnCVnlVS和由lCEIIBeerLamber0lg定律表達式lCETAIITlg0吸光度透光率lECAT1010或：吸光系數(shù)E2吸光系數(shù)兩種表示法：吸光系數(shù)兩種表示法：

9、1）摩爾吸光系數(shù)）摩爾吸光系數(shù)： 在一定在一定下，下，C=1mol/L，L=1cm時的吸光度時的吸光度 2）百分含量吸光系數(shù)）百分含量吸光系數(shù) ： 在一定在一定下，下，C=1g/100ml，L=1cm時的吸光度時的吸光度 3）兩者關系）兩者關系%1110cmEM2、吸光度的加和性、吸光度的加和性測定混合物定量依據(jù)測定混合物定量依據(jù)A總總=A1+A2+.+An =E1C1l+ E2C2l+ +EnCnl 依據(jù)依據(jù)Beer定律，定律，A與與C關系應關系應為經(jīng)過原點的直線為經(jīng)過原點的直線 偏離偏離Beer定律的主要因素表定律的主要因素表現(xiàn)為以下兩個方面現(xiàn)為以下兩個方面1. 化學因素化學因素2. 光學

10、因素光學因素lCEABeer定律適用于稀溶液定律適用于稀溶液樣品性質影響樣品性質影響 待測物高濃度待測物高濃度-吸收質點吸收質點間隔變小間隔變小質點間相互作質點間相互作用用對特定輻射的吸收能對特定輻射的吸收能力發(fā)生變化力發(fā)生變化- 變化；變化； 試液中各組份的相互作用，試液中各組份的相互作用，如締合、離解、光化反應、如締合、離解、光化反應、異構化、配體數(shù)目改變等，異構化、配體數(shù)目改變等，會引起待測組份吸收曲線會引起待測組份吸收曲線的變化；的變化； 溶劑的影響：對待測物生溶劑的影響：對待測物生色團吸收峰強度及位置產(chǎn)色團吸收峰強度及位置產(chǎn)生影響；生影響； 膠體、乳狀液或懸浮液對膠體、乳狀液或懸浮液

11、對光的散射損失。光的散射損失。 亞甲藍單體的吸收峰在亞甲藍單體的吸收峰在660nm處，二聚處，二聚體的吸收峰在體的吸收峰在610nm處，隨著濃度增大，處，隨著濃度增大，660nm處吸收峰減弱，處吸收峰減弱，610nm處吸收峰處吸收峰增強。由此，在各個吸收峰處的吸光度增強。由此，在各個吸收峰處的吸光度與濃度關系偏離線性。與濃度關系偏離線性。24227222CrOHOHOCr重鉻酸鉀在溶液中存在上述平重鉻酸鉀在溶液中存在上述平衡，稀釋時，吸光度偏離線性。衡，稀釋時，吸光度偏離線性。 BeerBeer定律應用的重要前提定律應用的重要前提入射光為入射光為單色光單色光 照射物質的光經(jīng)單照射物質的光經(jīng)單色

12、器分光后并非真色器分光后并非真正單色光正單色光 其波長寬度由入射其波長寬度由入射狹縫的寬度和棱鏡狹縫的寬度和棱鏡或光柵的分辨率決或光柵的分辨率決定定 為了保證透過光對為了保證透過光對檢測器的響應，必檢測器的響應，必須保證一定的狹縫須保證一定的狹縫寬度，這就使分離寬度，這就使分離出來的光具一定的出來的光具一定的譜帶寬度譜帶寬度21020121:IIII和和為為對應的透過光光強分別對應的透過光光強分別和和入射光光強分別為入射光光強分別為的光組成的光組成和和入射光由波長為入射光由波長為設設lECIIlCEIITA10lglg0002010201020102010201211212110101010I

13、IIIIIIIIIIITlCEElCElCElCE）（又0201020111210lglgIIIIlCETAlCEE）（ 討論：討論：單色光：單色光： 1 1= = 2 2，或者說當，或者說當 1 1= = 2 2時，有時，有A=A= l lc c, , 符合符合L-BL-B定律定律非單色光：非單色光：當當 1 2 ， A ，產(chǎn)生正偏離；，產(chǎn)生正偏離； 當當 1 2 ， A，產(chǎn)生負偏離；，產(chǎn)生負偏離；雜散光：雜散光：不在譜帶寬度范圍內(nèi)的與所需波長相隔較遠的光不在譜帶寬度范圍內(nèi)的與所需波長相隔較遠的光 T=I/I0 A=-lgT=lg（IS+I0）/（IS+I）若樣品不吸收雜散光若樣品不吸收雜散

14、光Is, 則則A ，產(chǎn)生負偏離，產(chǎn)生負偏離若樣品吸收雜散光若樣品吸收雜散光Is, 則則A ，產(chǎn)生正偏離，產(chǎn)生正偏離散射光和反射光散射光和反射光散射與反射使透射光減弱，使散射與反射使透射光減弱，使A非平行光非平行光l，A=ECl，A 0201020111210lglgIIIIlCETAlCEE）（3.透光率測量誤差透光率測量誤差T透光率測量誤差透光率測量誤差T是測量中的隨機誤差，來自儀器的噪聲，一類與是測量中的隨機誤差，來自儀器的噪聲，一類與信號無關，稱為暗噪聲，另一類隨光信號強弱而變化，稱為散粒噪聲。信號無關，稱為暗噪聲，另一類隨光信號強弱而變化，稱為散粒噪聲。（1）暗噪聲）暗噪聲T，不論有無

15、光照射，不論有無光照射，T可視為常量，在可視為常量，在0.002-0.01之間。之間。0.434lgcTcTT分析表明，當分析表明，當T=0.368、A=0.4343時，相對誤差時，相對誤差c/c最小。最小。實際測量時，讓實際測量時，讓A在在0.2-0.7之間之間即可。即可。（2）散粒噪聲）散粒噪聲T11TTKT系數(shù)系數(shù)K與光的波長及光敏元件的品與光的波長及光敏元件的品質有關。分析表明，由質有關。分析表明，由散粒噪聲引散粒噪聲引起的起的相對誤差相對誤差c/c值較小的范圍，值較小的范圍，延伸到高吸收度區(qū)，其對測定的不延伸到高吸收度區(qū)，其對測定的不利影響小于利影響小于暗噪聲暗噪聲T。4吸光度測量的

16、條件選擇：吸光度測量的條件選擇：1）測量波長的選擇：）測量波長的選擇：2）吸光度讀數(shù)范圍的選擇：）吸光度讀數(shù)范圍的選擇：3）參比溶液）參比溶液(空白溶液空白溶液)的選擇：的選擇：AA較小的較小的左右左右測定靈敏度高測定靈敏度高maxmaxmax樣參調(diào)節(jié)光路光學性質和厚度相同樣品池樣品溶液，參比池空白溶液樣品池參比池配制樣品的溶劑空白溶液ATA%1000 注：采用空白對比消除因溶劑和容器的吸收、光的散射和注：采用空白對比消除因溶劑和容器的吸收、光的散射和 界面反射等因素對透光率的干擾界面反射等因素對透光率的干擾 紫外紫外- -可見光度計儀器由可見光度計儀器由光源、單色器、吸光源、單色器、吸收池和

17、檢測器收池和檢測器四部分組成四部分組成1光源：光源：2單色器：單色器：包括狹縫、準直鏡、色散元件包括狹縫、準直鏡、色散元件 棱鏡棱鏡對不同波長的光折射率不同對不同波長的光折射率不同色散元件色散元件 分出光波長不等距分出光波長不等距 光柵光柵衍射和干涉衍射和干涉 分出光波長等距分出光波長等距鎢燈或鹵鎢燈鎢燈或鹵鎢燈可見光源可見光源 3501000nm氫燈或氘燈氫燈或氘燈紫外光源紫外光源 200360nm3吸收池：吸收池： 玻璃玻璃能吸收能吸收UV光，僅適用于可見光區(qū)光，僅適用于可見光區(qū) 石英石英不能吸收紫外光，適用于紫外和可見光區(qū)不能吸收紫外光，適用于紫外和可見光區(qū) 要求：匹配性（對光的吸收和反

18、射應一致）要求：匹配性（對光的吸收和反射應一致）4檢測器：檢測器：將光信號轉變?yōu)殡娦盘柕难b置將光信號轉變?yōu)殡娦盘柕难b置5記錄裝置：訊號處理和顯示系統(tǒng)記錄裝置：訊號處理和顯示系統(tǒng)光電池光電池光電管光電管光電倍增管光電倍增管二極管陣列檢測器二極管陣列檢測器1.（1）單光束分光光度計：）單光束分光光度計：特點：特點： 使用時來回拉動吸收使用時來回拉動吸收池池 移動誤差移動誤差 對光源要求高對光源要求高 比色池配對比色池配對（2）雙光束分光光度計：）雙光束分光光度計： 特點：特點： 不用拉動吸收池，可以減小移動誤差不用拉動吸收池，可以減小移動誤差 對光源要求不高對光源要求不高 可以自動掃描吸收光譜可以自動掃描吸收光譜 3. 二極管陣列二極管陣列 檢測分光光度計檢測分光光度計 當光度計使用一段時間后其波長和吸光度將出現(xiàn)漂移，需校正。當光度計使用一段時間后其波長和吸光度將出現(xiàn)漂移，需校正。 波長標度校正波長標度校正： 使用鐠使用鐠- -釹玻璃（可見光區(qū)）和鈥玻璃（紫外光區(qū)）進行校正。因為釹玻璃（可見光區(qū)）和鈥玻璃（紫外光區(qū)）進行校正。因為二者均有其各自的特征吸收峰。二者均有其各自的特征吸收峰。 另外，苯蒸氣在紫外區(qū)有很強的特征吸收峰，用它來檢查波長的讀數(shù)另外，苯蒸氣在紫外區(qū)有很強的特征吸收峰，用它來檢查波長的讀數(shù)也非常方便。也非常方便。10.3.3. 10.3.3. 分光光度計的校正分光光