紫外可見分光光度法培訓課件

1、紫外可見分光光度法紫外可見分光光度法(UV-VIS spectrometry) 周正雄周正雄 目錄目錄 一、分子光譜概述一、分子光譜概述二、紫外可見光譜二、紫外可見光譜三、朗伯比爾定律三、朗伯比爾定律四、紫外可見分光光度計四、紫外可見分光光度計 五、無機與有機分析應用五、無機與有機分析應用六、儀器操作六、儀器操作七、儀器維護保養(yǎng)七、儀器維護保養(yǎng)3原子核在其平衡位置附近的相對振動原子核在其平衡位置附近的相對振動 - 振動能級振動能級（ Ev ）e+v+revr 物質(zhì)分子內(nèi)部三種運動形式物質(zhì)分子內(nèi)部三種運動形式 電子相對于原子核的運動電子相對于原子核的運動 - 電子能級電子能級 （Ee） 分子本身

2、繞其重心的轉(zhuǎn)動分子本身繞其重心的轉(zhuǎn)動 - 轉(zhuǎn)動能級轉(zhuǎn)動能級 （Er）4e+v+revr 電子能級電子能級振動能級振動能級轉(zhuǎn)動能級轉(zhuǎn)動能級5r 0.0050.050eV 遠紅外光譜遠紅外光譜(分子轉(zhuǎn)動光譜分子轉(zhuǎn)動光譜)v 0.05eV 紅外光譜紅外光譜(分子振動光譜分子振動光譜)e 120eV 紫外紫外可見光譜可見光譜(分子的電子光譜分子的電子光譜)電磁波譜g -X-射線紫外可見紅外 微波無線電200 400 800 3200(nm)波長真空紫外近紅外核磁共振 波長越短，能量越高7 可見吸收光譜：電子躍遷光譜可見吸收光譜：電子躍遷光譜 吸收光波長范圍吸收光波長范圍400400 780 780 n

3、m nm ，主要用于有色物質(zhì)的定量分析。主要用于有色物質(zhì)的定量分析。紫外吸收光譜：電子躍遷光譜紫外吸收光譜：電子躍遷光譜 吸收光波長范圍吸收光波長范圍200200 400 400 nmnm（近紫外區(qū)）近紫外區(qū)） ，可用，可用于結(jié)構鑒定和定量分析。于結(jié)構鑒定和定量分析。特點特點靈敏度高靈敏度高選擇性較好選擇性較好通用性強通用性強準確度較好準確度較好操作簡單操作簡單價格低廉價格低廉8吸收曲線與最大吸收波長吸收曲線與最大吸收波長 maxmax用不同波長的單色光照射，測吸光度用不同波長的單色光照射，測吸光度二、紫外可見吸收光譜不同濃度的溶液，測吸光度不同濃度的溶液，測吸光度9二、紫外可見吸收光譜同一種

4、物質(zhì)對不同波長光的吸光度不同。吸光度同一種物質(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最大處對應的波長稱為最大吸收波長maxmax不同濃度的同一種物質(zhì)，其吸收曲線形狀相似不同濃度的同一種物質(zhì)，其吸收曲線形狀相似maxmax不變。而對于不同物質(zhì)，它們的吸收曲線不變。而對于不同物質(zhì)，它們的吸收曲線形狀和形狀和maxmax則不同。則不同。吸收光譜的波長分布是由產(chǎn)生譜帶的躍遷能級間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，的能量差所決定，反映了分子內(nèi)部能級分布狀況，是是物質(zhì)定性分析物質(zhì)定性分析的依據(jù)。的依據(jù)。吸收譜帶的強度與該物質(zhì)分子

5、吸收的光子數(shù)成正吸收譜帶的強度與該物質(zhì)分子吸收的光子數(shù)成正比，是比，是物質(zhì)定量分析物質(zhì)定量分析的依據(jù)。的依據(jù)。10有機化合物有機化合物的紫外的紫外可見吸收光譜可見吸收光譜分子中外層價電子躍遷的結(jié)果（三種）：形成單鍵分子中外層價電子躍遷的結(jié)果（三種）：形成單鍵的的電子、電子、形成雙鍵的形成雙鍵的電子、電子、未成鍵的未成鍵的n n電子電子分子軌道理論分子軌道理論：一個成鍵軌道必：一個成鍵軌道必定有一個相應的反鍵軌道。通常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)外層電子均處于分子軌道的基態(tài)，即，即成鍵軌道或非鍵軌道上。成鍵軌道或非鍵軌道上。當外層電子吸收紫外或可見輻射后，就從基態(tài)向激

6、發(fā)態(tài)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)( (反鍵反鍵軌道軌道) )躍遷。主要有四種躍遷，所需能量躍遷。主要有四種躍遷，所需能量大小順序為：大小順序為： n n n n 200 200 nmnm） 含有含有不飽和鍵的有機分子不飽和鍵的有機分子易發(fā)生這類躍遷易發(fā)生這類躍遷 C=C; C=C ; N=N ; C=O 有機化合物的紫外有機化合物的紫外- -可見吸收光譜分析多以這兩可見吸收光譜分析多以這兩類躍遷為基礎類躍遷為基礎 * * 比比 n n * * 躍遷幾率大躍遷幾率大 100-1000 100-1000 倍倍 * *躍遷吸收強，躍遷吸收強， 10 104 4 n n * * 躍

7、遷吸收弱，躍遷吸收弱， 500 50014紫外光譜中常用的術語生色團：生色團：從廣義來說，所謂生色團，是指分子中可從廣義來說，所謂生色團，是指分子中可以吸收光子而產(chǎn)生電子躍遷的原子基團。但是，人以吸收光子而產(chǎn)生電子躍遷的原子基團。但是，人們通常將們通常將能吸收紫外、可見光的原子團能吸收紫外、可見光的原子團或結(jié)構系統(tǒng)或結(jié)構系統(tǒng)定義為生色團。定義為生色團。 生色團溶劑/nmmax躍遷類型烯正庚烷17713000*炔正庚烷17810000*羧基乙醇20441n*酰胺基水21460n*羰基正己烷1861000n*， n*偶氮基乙醇339，665150000n*，硝基異辛酯28022n*亞硝基乙醚300

8、，665100n*硝酸酯二氧雜環(huán)己烷27012n*15紫外光譜中常用的術語助色團助色團 助色團是指帶有非鍵電子對的基團，如助色團是指帶有非鍵電子對的基團，如- -OHOH、 -OR-OR、 -NHR -NHR、-SH-SH、-Cl-Cl、-Br-Br、-I -I等，它們本身等，它們本身不能吸收大于不能吸收大于200200nmnm的光，的光，但是當它們與生色但是當它們與生色團相連時，會使生色團的吸收峰向長波方向移團相連時，會使生色團的吸收峰向長波方向移動，并且增加其吸光度。動，并且增加其吸光度。16生色團生色團 含有含有 鍵不飽和官能團鍵不飽和官能團助色團助色團 基團本身無色，但能增強生色團顏色

9、基團本身無色，但能增強生色團顏色 為含有為含有n n電子，且能與電子，且能與 電子作用，產(chǎn)電子作用，產(chǎn) 生生n n 共軛共軛184204254270苯苯（ *）苯酚苯酚（OH為助色團）為助色團）/nm紫外光譜中常用的術語紫外光譜中常用的術語17紫外光譜中常用的術語紅移與藍移紅移與藍移有機化合物的吸收譜帶常常因引入有機化合物的吸收譜帶常常因引入取代基或改變?nèi)苋〈蚋淖內(nèi)軇﹦┦棺畲笪詹ㄩL使最大吸收波長maxmax和吸收強度發(fā)生變化和吸收強度發(fā)生變化: : 某些某些有機化合物經(jīng)取代反應引入含有未共享電子對的基有機化合物經(jīng)取代反應引入含有未共享電子對的基團（團（ - -OHOH、 -OR -OR、

10、 -NH -NH2 2、-SH -SH 、-Cl-Cl、-Br-Br、-SR-SR、- - NRNR2 2 ）之后，吸收峰的波長將向長波方向移動，這）之后，吸收峰的波長將向長波方向移動，這種效應稱為種效應稱為紅移效應紅移效應。在某些生色團如羰基的碳原。在某些生色團如羰基的碳原子一端引入一些取代基之后，吸收峰的波長會向短子一端引入一些取代基之后，吸收峰的波長會向短波方向移動，這種效應稱為波方向移動，這種效應稱為藍移效應藍移效應。如。如- -CHCH2 2、- -CHCH2 2CHCH3 3、-OCOCH-OCOCH3 3。18紅移紅移maxmax向長波方向移動向長波方向移動藍移藍移 向短波方向移

11、動向短波方向移動 增色效應增色效應吸收強度即摩爾吸光吸收強度即摩爾吸光 系數(shù)系數(shù) ，增大的現(xiàn)象增大的現(xiàn)象減色效應減色效應吸收強度即摩爾吸光吸收強度即摩爾吸光系數(shù)，系數(shù)， 減小的現(xiàn)象減小的現(xiàn)象引入取代基或改變?nèi)軇┮肴〈蚋淖內(nèi)軇┳贤夤庾V中常用的術語19無機化合物的紫外無機化合物的紫外可見吸收光譜可見吸收光譜 過渡金屬離子過渡金屬離子d一一d的的電子躍遷電子躍遷（2）鑭鑭系和系和錒錒系離子的系離子的f一一f電子躍遷電子躍遷 電荷轉(zhuǎn)移吸收光譜電荷轉(zhuǎn)移吸收光譜- -絡合物的吸收絡合物的吸收在分光光度法中具有重要意義在分光光度法中具有重要意義: 微量組分的定量分析。微量組分的定量分析。 當吸收紫外可

12、見輻射后，分子中原定域在當吸收紫外可見輻射后，分子中原定域在金屬金屬MM軌道上電荷的轉(zhuǎn)移到軌道上電荷的轉(zhuǎn)移到配位體配位體L L的軌道，或按相反方的軌道，或按相反方向轉(zhuǎn)移，這種躍遷稱為向轉(zhuǎn)移，這種躍遷稱為電荷轉(zhuǎn)移躍遷，電荷轉(zhuǎn)移躍遷，所產(chǎn)生的所產(chǎn)生的吸收光譜稱為吸收光譜稱為荷移光譜。荷移光譜。20有機化合物紫外-可見吸收光譜 1. 1. 飽和烴及其取代衍生物飽和烴及其取代衍生物 飽和烴類分子中只含有飽和烴類分子中只含有 鍵，只能產(chǎn)生鍵，只能產(chǎn)生* *躍遷。躍遷。飽和烴的最大吸收峰一般小于飽和烴的最大吸收峰一般小于150 150 nmnm，超出紫外、超出紫外、可見分光光度計的測量范圍?？梢姺止夤舛扔?/p>

13、的測量范圍。 飽和烴的取代衍生物如飽和烴的取代衍生物如鹵代烴鹵代烴，其鹵素原子上存，其鹵素原子上存在在n n電子，可產(chǎn)生電子，可產(chǎn)生n n* * 的躍遷。的躍遷。 n n* * 的能量低于的能量低于* *。例如，。例如，CHCH3 3ClCl、CHCH3 3BrBr和和CHCH3 3I I的的n n* * 躍遷躍遷分別出現(xiàn)在分別出現(xiàn)在173173、204204和和258258nmnm處。氯、溴和碘原子處。氯、溴和碘原子引入甲烷后，其相應的吸收波長發(fā)生了紅移，顯示了引入甲烷后，其相應的吸收波長發(fā)生了紅移，顯示了助色團的助色作用。助色團的助色作用。 直接用烷烴和鹵代烴的紫外吸收光譜分析這些化直接用

14、烷烴和鹵代烴的紫外吸收光譜分析這些化合物的實用價值不大。合物的實用價值不大。但是它們是測定紫外和（或）但是它們是測定紫外和（或）可見吸收光譜的良好溶劑?？梢娢展庾V的良好溶劑。212. 2. 不飽和烴及共軛烯烴不飽和烴及共軛烯烴 在不飽和烴類分子中，除含有在不飽和烴類分子中，除含有 鍵外，還含有鍵外，還含有 鍵，它們可以產(chǎn)生鍵，它們可以產(chǎn)生* *和和* *兩種躍遷。兩種躍遷。 * *躍遷的能量小于躍遷的能量小于 * *躍遷。例如，在乙烯分子中，躍遷。例如，在乙烯分子中， * *躍遷最大吸收波長為躍遷最大吸收波長為180180nmnm 在在不飽和烴類分子中，當有兩個以上的雙鍵共不飽和烴類分子中，

15、當有兩個以上的雙鍵共軛時，隨著共軛系統(tǒng)的延長，軛時，隨著共軛系統(tǒng)的延長， * *躍遷的吸收帶躍遷的吸收帶 將明顯向長波方向移動，吸收強度也隨之增強。將明顯向長波方向移動，吸收強度也隨之增強。在在共軛體系中，共軛體系中， * *躍遷產(chǎn)生的吸收帶又稱為躍遷產(chǎn)生的吸收帶又稱為K K帶。帶。 有機化合物紫外-可見吸收光譜223. 3. 羰基化合物羰基化合物 羰基化合物含有羰基化合物含有 C=OC=O基團。基團。 C=OC=O基團主要基團主要可產(chǎn)生可產(chǎn)生* *、 n n* * 、n n* *三個吸收帶，三個吸收帶， n n* *吸收帶又稱吸收帶又稱R R帶，落于近紫外或紫外光區(qū)。醛、酮、帶，落于近紫外或

16、紫外光區(qū)。醛、酮、羧酸及羧酸的衍生物，如酯、酰胺等。羧酸及羧酸的衍生物，如酯、酰胺等。 羧酸及羧酸的衍生物雖然也有羧酸及羧酸的衍生物雖然也有n n* *吸收帶，但吸收帶，但是，是， 羧酸及羧酸的衍生物的羰基上的碳原子直接連羧酸及羧酸的衍生物的羰基上的碳原子直接連結(jié)含有未共用電子對的助色團，如結(jié)含有未共用電子對的助色團，如- -OHOH、-Cl-Cl、-OR-OR等，由于助色團上的等，由于助色團上的n n電子與羰基雙鍵的電子與羰基雙鍵的 電子產(chǎn)生電子產(chǎn)生n n共軛，導致共軛，導致 * *軌道的能級有所提高，使軌道的能級有所提高，使n n* * 躍遷所需的能量變大，躍遷所需的能量變大，n n* *

17、吸收帶藍移至吸收帶藍移至210210nmnm左右。左右。有機化合物紫外-可見吸收光譜234. 4. 苯及其衍生物苯及其衍生物 苯有三個吸收帶，它們都是由苯有三個吸收帶，它們都是由* *躍遷引起躍遷引起的。的。E E1 1帶出現(xiàn)在帶出現(xiàn)在180 180 nmnm（ MAX MAX = 60= 60，000000）；）； E E2 2帶帶出現(xiàn)在出現(xiàn)在204 204 nmnm（ MAX MAX = 8000 = 8000 ）；）；B B帶出現(xiàn)在帶出現(xiàn)在255 255 nm nm （ MAX MAX = 200= 200）。）。在氣態(tài)或非極性溶劑中，苯在氣態(tài)或非極性溶劑中，苯及其許多同系物的及其許多同

18、系物的B B譜帶有許多的精細結(jié)構，這是譜帶有許多的精細結(jié)構，這是由于振動躍遷在基態(tài)電子上的躍遷上的疊加而引起由于振動躍遷在基態(tài)電子上的躍遷上的疊加而引起的。在極性溶劑中，這些精細結(jié)構消失的。在極性溶劑中，這些精細結(jié)構消失, ,當苯環(huán)上當苯環(huán)上有取代基時，苯的三個特征譜帶都會發(fā)生顯著的變有取代基時，苯的三個特征譜帶都會發(fā)生顯著的變化，其中影響較大的是化，其中影響較大的是E E2 2帶和帶和B B譜帶。譜帶。有機化合物紫外-可見吸收光譜245. 5. 稠環(huán)芳烴及雜環(huán)化合物稠環(huán)芳烴及雜環(huán)化合物 稠環(huán)芳烴，如奈、蒽、芘等，均顯示苯的三個吸稠環(huán)芳烴，如奈、蒽、芘等，均顯示苯的三個吸收帶，但這三個吸收帶均

19、發(fā)生紅移，且強度增加。收帶，但這三個吸收帶均發(fā)生紅移，且強度增加。隨著苯環(huán)數(shù)目的增多，吸收波長紅移越多，吸收強隨著苯環(huán)數(shù)目的增多，吸收波長紅移越多，吸收強度也相應增加。度也相應增加。 當芳環(huán)上的當芳環(huán)上的- -CHCH基團被氮原子取代后，則相應的基團被氮原子取代后，則相應的氮雜環(huán)化合物（如吡啶、喹啉）的吸收光譜，與相氮雜環(huán)化合物（如吡啶、喹啉）的吸收光譜，與相應的碳化合物極為相似，即吡啶與苯相似，喹啉與應的碳化合物極為相似，即吡啶與苯相似，喹啉與奈相似。此外由于引入含有奈相似。此外由于引入含有n n電子的電子的NN原子的，這原子的，這類雜環(huán)化合物還可能產(chǎn)生類雜環(huán)化合物還可能產(chǎn)生n n* *吸收

20、帶。吸收帶。有機化合物紫外有機化合物紫外- -可見吸收光譜可見吸收光譜25溶劑對紫外吸收光譜的影響1. 溶劑的極性溶劑的極性 溶劑的極性越強，由溶劑的極性越強，由躍遷產(chǎn)生的譜帶向躍遷產(chǎn)生的譜帶向長波方向移動越顯著。長波方向移動越顯著。這是因為發(fā)生這是因為發(fā)生躍遷的躍遷的分子激發(fā)態(tài)的極性總大于基態(tài)，在極性溶劑的作用分子激發(fā)態(tài)的極性總大于基態(tài)，在極性溶劑的作用下，激發(fā)態(tài)能量降低的程度大于基態(tài)，從而使基態(tài)下，激發(fā)態(tài)能量降低的程度大于基態(tài)，從而使基態(tài)到激發(fā)態(tài)躍遷所需的能量變小，使吸收帶發(fā)生到激發(fā)態(tài)躍遷所需的能量變小，使吸收帶發(fā)生紅移紅移。 所用溶劑極性越強，則由所用溶劑極性越強，則由n n躍遷產(chǎn)生的譜

21、帶躍遷產(chǎn)生的譜帶向短波方向移動越明顯，即藍移越大。向短波方向移動越明顯，即藍移越大。發(fā)生發(fā)生n n躍遷的分子都含有未成鍵的孤對電子，與極性溶劑躍遷的分子都含有未成鍵的孤對電子，與極性溶劑形成氫鍵，使得分子的非鍵軌道能量有較大程度的形成氫鍵，使得分子的非鍵軌道能量有較大程度的降低，使降低，使n n躍遷所需的能量相應增大，致使吸躍遷所需的能量相應增大，致使吸收譜帶發(fā)生收譜帶發(fā)生藍移藍移。262. 2. pHpH值對紫外光譜的影響值對紫外光譜的影響 pH pH值的改變可能引起共軛體系的延長或縮短值的改變可能引起共軛體系的延長或縮短，從而引起吸收峰位置的改變，對一些不飽和，從而引起吸收峰位置的改變，對

22、一些不飽和酸、烯醇、酚及苯胺類化合物的紫外光譜影響酸、烯醇、酚及苯胺類化合物的紫外光譜影響很大，如果化合物溶液變?yōu)閴A性時，吸收峰發(fā)很大，如果化合物溶液變?yōu)閴A性時，吸收峰發(fā)生紅移，表明該化合物為酸性物質(zhì)。如果變?yōu)樯t移，表明該化合物為酸性物質(zhì)。如果變?yōu)閴A性，發(fā)生藍移，可能為芳胺。堿性，發(fā)生藍移，可能為芳胺。例如：苯酚（當例如：苯酚（當pHpH大于大于7 7時，發(fā)生紅移）時，發(fā)生紅移） 苯胺與鹽酸苯胺苯胺與鹽酸苯胺溶劑對紫外吸收光譜的影響溶劑對紫外吸收光譜的影響利用被測物質(zhì)的分子對紫外利用被測物質(zhì)的分子對紫外- -可見光具有選擇性可見光具有選擇性吸收的特性而建立的分析方法。吸收的特性而建立的分析方

23、法。一、紫外可見吸光光度法的特點一、紫外可見吸光光度法的特點（1）具有較高的靈敏度。具有較高的靈敏度。（2）有一定的準確度，該方法相對誤差為有一定的準確度，該方法相對誤差為2%-5%，可滿足對微量組分測定的要求?？蓾M足對微量組分測定的要求。（3）操作簡便、快速、選擇性好、儀器設備簡單。操作簡便、快速、選擇性好、儀器設備簡單。（4）應用廣泛應用廣泛 互補光互補光：只具有一種波長的光。：只具有一種波長的光。：由兩種以上波長組成的光，如白光。：由兩種以上波長組成的光，如白光。物質(zhì)對光的選擇性吸收物質(zhì)對光的選擇性吸收白光白光青藍青藍青青綠綠黃黃橙橙紅紅紫紫藍藍1、光的互補性與物質(zhì)的顏色是由于物質(zhì)對不同

24、波長的光具有選擇性的吸收作用而產(chǎn)生的，。例：硫酸銅溶液吸收白光中的黃色光而呈藍色；例：硫酸銅溶液吸收白光中的黃色光而呈藍色； 高錳酸鉀溶液因吸白光中的綠色光而呈紫色。高錳酸鉀溶液因吸白光中的綠色光而呈紫色。 如果兩種適當顏色的光按一定的強度比例混合可以如果兩種適當顏色的光按一定的強度比例混合可以得白光，這兩種光就叫得白光，這兩種光就叫。物質(zhì)呈現(xiàn)的顏色和。物質(zhì)呈現(xiàn)的顏色和吸收的光顏色之間是互補關系。吸收的光顏色之間是互補關系。不同顏色的可見光波長及其互補光不同顏色的可見光波長及其互補光白光白光青藍青藍青青綠綠黃黃橙橙紅紅紫紫藍藍2、吸收光譜或吸收曲線、吸收光譜或吸收曲線 吸收曲線：測定某種物質(zhì)對

25、不同波長單色光的吸吸收曲線：測定某種物質(zhì)對不同波長單色光的吸收程度，以波長為橫坐標，吸光度為縱坐標作圖。收程度，以波長為橫坐標，吸光度為縱坐標作圖。KMnO4 的吸收曲線的吸收曲線最大吸收波長，最大吸收波長， max定量分析的基礎：某一波長定量分析的基礎：某一波長下測得的吸光度與物質(zhì)濃度下測得的吸光度與物質(zhì)濃度關系的有關關系的有關300400500600350525 545Cr2O72-MnO4-1.00.80.60.40.2AbsorbanceCr2O72-、MnO4-的吸收光譜的吸收光譜350光譜定性分析基礎：吸光譜定性分析基礎：吸收曲線的形狀和最大吸收曲線的形狀和最大吸收波長收波長33三

26、、光的吸收定律三、光的吸收定律光的吸收程度和吸光的吸收程度和吸收層厚度的關系收層厚度的關系A Ab b光的吸收程度和吸收光的吸收程度和吸收物濃度之間的關系物濃度之間的關系 A A c c 朗伯朗伯比耳定律比耳定律 A= A= bcbc吸光光度法的理論基礎和定量測定的依據(jù)吸光光度法的理論基礎和定量測定的依據(jù)朗伯朗伯(Lambert)(Lambert)比耳比耳(Beer)(Beer)34A A：吸光度吸光度 - - 溶液對光的吸收程度溶液對光的吸收程度b b：液層厚度：液層厚度( (光程長度光程長度,cm),cm)c c：溶液的摩爾濃度，：溶液的摩爾濃度，molmolL L：摩爾吸光系數(shù)摩爾吸光系

27、數(shù)，L Lmolmolcmcm；三、光的吸收定律三、光的吸收定律Alg（I0/It)= b c濃度為濃度為1 mol/L1 mol/L、液層厚度為、液層厚度為1cm1cm時該溶液在某一波長下的吸光度時該溶液在某一波長下的吸光度Alg（I0/It)= a b cc c：溶液的濃度，：溶液的濃度，g g L L a a：吸光系數(shù)，：吸光系數(shù)，L L g g cm cm 濃度為濃度為1 g/L1 g/L、液層厚度為、液層厚度為1cm1cm時時該溶液在某一波長下的吸光度該溶液在某一波長下的吸光度a a =/M （MM為摩爾質(zhì)量）為摩爾質(zhì)量） 35摩爾吸光系數(shù)摩爾吸光系數(shù)三、光的吸收定律三、光的吸收定律

28、不隨濃度不隨濃度c c和光程長度和光程長度b b的改變而改變，的改變而改變，在溫度在溫度和波長等條件一定時，和波長等條件一定時，僅與吸收物質(zhì)本身的僅與吸收物質(zhì)本身的性質(zhì)有關性質(zhì)有關同一吸收物質(zhì)在不同波長下的同一吸收物質(zhì)在不同波長下的值是不同的。值是不同的。在最大吸收波長在最大吸收波長maxmax處的摩爾吸光系數(shù)，常處的摩爾吸光系數(shù)，常以以maxmax表示表示。代表。代表可能達到的最大靈敏度?？赡苓_到的最大靈敏度。maxmax越大表明光度法測定該物質(zhì)靈敏度越高越大表明光度法測定該物質(zhì)靈敏度越高10105 5：超高靈敏；超高靈敏；=(6=(61010）10104 4 ：高靈敏高靈敏210 10 2

29、 2 mol/L mol/L 時，吸光質(zhì)點間可能時，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。發(fā)生締合等相互作用，直接影響了對光的吸收。溶液中存在著離解、聚合、互變異構、配合物的溶液中存在著離解、聚合、互變異構、配合物的形成等化學平衡時。使吸光質(zhì)點的濃度發(fā)生變化，形成等化學平衡時。使吸光質(zhì)點的濃度發(fā)生變化，影響吸光度影響吸光度40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： CrCr4 42- 2- 2 2H H = = Cr Cr2 27 72- 2- H H2 2溶液中溶液中CrCr4 42-2-、 CrCr2 27 72-2-的顏色不同

30、，吸光性質(zhì)的顏色不同，吸光性質(zhì)也不相同也不相同, ,故溶液故溶液pH pH 對測定有重要影響對測定有重要影響. .41四、紫外可見分光光度計四、紫外可見分光光度計42四、紫外可見分光光度計四、紫外可見分光光度計43Hitachi U 3010 紫外可見分光光度計紫外可見分光光度計普析通用普析通用 TU-1221型型紫外可見分光光度計紫外可見分光光度計四、紫外可見分光光度計四、紫外可見分光光度計44波長波長330800 nm722722型光柵分光光度計型光柵分光光度計四、紫外可見分光光度計四、紫外可見分光光度計光度計的基本結(jié)構光度計的基本結(jié)構光源光源單色器單色器狹狹縫縫樣品室樣品室檢測器檢測器4

31、6顯示屏顯示屏波長調(diào)節(jié)旋鈕波長調(diào)節(jié)旋鈕比色池架比色池架四、紫外可見分光光度計四、紫外可見分光光度計47 在整個紫外光區(qū)或可見光譜區(qū)可以發(fā)射在整個紫外光區(qū)或可見光譜區(qū)可以發(fā)射 連續(xù)連續(xù) 光譜光譜 具有足夠的輻射強度具有足夠的輻射強度 較好的穩(wěn)定性較好的穩(wěn)定性 較長的使用壽命較長的使用壽命可見光區(qū)：鎢燈作為光源，其輻射波長可見光區(qū)：鎢燈作為光源，其輻射波長 范圍在范圍在3203202500 nm2500 nm。紫外區(qū)：氫、氘燈，發(fā)射紫外區(qū)：氫、氘燈，發(fā)射185185400 nm400 nm 的連續(xù)光譜。的連續(xù)光譜。光源光源48 將光源發(fā)射的復合光分解成單色光并將光源發(fā)射的復合光分解成單色光并可從中

32、選出一任波長單色光的光學系統(tǒng)。可從中選出一任波長單色光的光學系統(tǒng)。單色器單色器棱鏡、光柵棱鏡、光柵狹縫狹縫狹縫狹縫是指由一對隔板在光通路上形成的縫隙，用來調(diào)是指由一對隔板在光通路上形成的縫隙，用來調(diào)節(jié)入射單色光的純度和強度，也直接影響分辯力。節(jié)入射單色光的純度和強度，也直接影響分辯力。 出射狹縫的寬度通常有兩種表示方法：出射狹縫的寬度通常有兩種表示方法：一為狹縫的實際寬度，一為狹縫的實際寬度，以毫米（以毫米（mm）表示，另一種為光譜頻帶寬度，即指由出射狹）表示，另一種為光譜頻帶寬度，即指由出射狹縫射出光束的光譜寬度，以毫微米縫射出光束的光譜寬度，以毫微米nm表示。例如，出射狹縫的表示。例如，出

33、射狹縫的寬度是寬度是6nm，并不是說出射狹縫的寬度是，并不是說出射狹縫的寬度是6nm，而是指由此狹，而是指由此狹縫射出的光具有縫射出的光具有6nm的光譜帶寬。的光譜帶寬。50樣品室樣品室在紫外區(qū)須采用石英池，在紫外區(qū)須采用石英池，可見區(qū)一般用玻璃池?？梢妳^(qū)一般用玻璃池。51 利用光電效應將透過吸收池的光信號變成利用光電效應將透過吸收池的光信號變成可測的電信號可測的電信號檢測器檢測器光電池、光電管或光電倍增管。光電池、光電管或光電倍增管。結(jié)果顯示記錄系統(tǒng)結(jié)果顯示記錄系統(tǒng)檢流計、數(shù)字顯示、微機進行儀檢流計、數(shù)字顯示、微機進行儀器自動控制和結(jié)果處理器自動控制和結(jié)果處理單光束儀器單光束儀器HW紅藍S1

34、S2單色器單色器樣品室樣品室單光束儀器的缺點：單光束儀器的缺點： 操作麻煩：操作麻煩：空白空白IO樣品樣品I任一波長任一波長 不能進行吸收光譜的自動掃描不能進行吸收光譜的自動掃描光源不穩(wěn)定性影響測量精密度光源不穩(wěn)定性影響測量精密度雙光束儀器雙光束儀器IOI雙光束儀器的特點和不足：雙光束儀器的特點和不足： 測量方便，不需要更換吸收池測量方便，不需要更換吸收池 補償了儀器不穩(wěn)定性的影響補償了儀器不穩(wěn)定性的影響 實現(xiàn)了快速自動吸收光譜掃描實現(xiàn)了快速自動吸收光譜掃描 不能消除試液的背景成分吸收干擾不能消除試液的背景成分吸收干擾雙波長儀器雙波長儀器切光器 1 2采用雙單色器采用雙單色器 /nmA0200

35、 300 400待測成分待測成分干擾成分干擾成分 1 2消除消除光譜重疊干擾光譜重疊干擾A 1 = Aa 1 + Ai 1 A 2 = Aa 2 + Ai 2 Ai 1 = Ai 2 A = A 1- A 2 = Aa 2 - Aa 1 =（ a 1 - a 2）bCa消除了共存組分的干擾消除了共存組分的干擾雙波長儀器能否消除背景干擾？雙波長儀器能否消除背景干擾？A 1 = lg I0/ I1 = 1bC + AbA 2 = lg I0/ I2 = 2bC + Ab式中式中 Ab 為背景吸收或干擾物質(zhì)的吸收為背景吸收或干擾物質(zhì)的吸收若波長選擇合適，若波長選擇合適， 1和和 2處處 Ab相同相同

36、則則 A = lg I1/ I2 =（ 1 - 2）bC因此測量兩波長因此測量兩波長吸光度之差，就吸光度之差，就消除了背景吸收消除了背景吸收的干擾。的干擾。顯色反應及顯色條件的選擇顯色反應及顯色條件的選擇顯色反應顯色反應將待測組分轉(zhuǎn)變成有色化合物的反應將待測組分轉(zhuǎn)變成有色化合物的反應顯色劑顯色劑與待測組分形成有色化合物的試劑與待測組分形成有色化合物的試劑五、無機分析應用五、無機分析應用顯色反應類型顯色反應類型絡合反應絡合反應氧化還原反應氧化還原反應取代反應取代反應縮合反應縮合反應選擇要素選擇要素靈敏度高靈敏度高( ( 大大) 選擇性好選擇性好( (無特效顯色劑無特效顯色劑) )有色生成物穩(wěn)定有

37、色生成物穩(wěn)定組成恒定組成恒定(不同絡合比顏色不不同絡合比顏色不同同) 顯色劑在測定波長處無明顯吸收顯色劑在測定波長處無明顯吸收有色化合物與顯色劑顏色對比度大，要求有色化合物與顯色劑顏色對比度大，要求 60nm 60nm。 62顯色條件的選擇顯色條件的選擇1. 1.顯色劑用量顯色劑用量2.2.反應體系的酸度反應體系的酸度 影響金屬離子和顯色劑的存在形式、影響金屬離子和顯色劑的存在形式、絡合物組成、穩(wěn)定性及反應進行程度絡合物組成、穩(wěn)定性及反應進行程度顯色條件的選擇顯色條件的選擇3.3.顯色時間顯色時間4.4.顯色溫度顯色溫度5.5.溶劑溶劑6.6.干擾的消除干擾的消除選擇適當?shù)娘@色反應條件選擇適當

38、的顯色反應條件加入掩蔽劑加入掩蔽劑分離干擾離子分離干擾離子( (萃取法、離子交換法、吸附法等）萃取法、離子交換法、吸附法等）吸光度測量條件的選擇吸光度測量條件的選擇1. 1.選擇適當?shù)娜肷涔獠ㄩL選擇適當?shù)娜肷涔獠ㄩL 一般應該選擇一般應該選擇maxmax為入射光波長。但如果為入射光波長。但如果maxmax處有共存組分干擾時，則應考慮選擇靈敏處有共存組分干擾時，則應考慮選擇靈敏度稍低但能避免干擾的入射光波長度稍低但能避免干擾的入射光波長。2.2.控制適宜的吸光度（讀數(shù)范圍）控制適宜的吸光度（讀數(shù)范圍）T Tminmin36.8%, 36.8%, A Aminmin0.4340.434（吸光度測量誤

39、差最?。ㄎ舛葴y量誤差最?。┳罴炎x數(shù)范圍最佳讀數(shù)范圍T T %=70 %=70 1010A A = 0.15= 0.150.850.85具體待定具體待定65 3.3.選擇合適的參比溶液選擇合適的參比溶液若僅待測組分與顯色劑反應產(chǎn)物有吸收，其它若僅待測組分與顯色劑反應產(chǎn)物有吸收，其它試劑均無吸收，用純?nèi)軇ㄋ噭┚鶡o吸收，用純?nèi)軇ㄋ? )作參比溶液；作參比溶液；若顯色劑或其它試劑略有吸收，試液本身無吸若顯色劑或其它試劑略有吸收，試液本身無吸收，用收，用“試劑空白試劑空白”( (不加試樣溶液不加試樣溶液) )作參比溶液；作參比溶液；若待測試液有吸收，而顯色劑等無吸收，則若待測試液有吸收，而顯色

40、劑等無吸收，則可用可用“試樣空白試樣空白”( (不加顯色劑不加顯色劑) )作參比溶液作參比溶液。66定性分析定性分析結(jié)構分析結(jié)構分析標準譜圖對照標準譜圖對照經(jīng)驗規(guī)則計算經(jīng)驗規(guī)則計算官能團鑒定官能團鑒定順反異構體的確定順反異構體的確定互變異構體的確定互變異構體的確定五、有機分析應用五、有機分析應用67化合物的定性分析 利用紫外光譜可以推導有機化合物的分子骨利用紫外光譜可以推導有機化合物的分子骨架中是否含有架中是否含有共軛結(jié)構共軛結(jié)構體系體系, ,如如C=CC=CC=CC=C、C=CC=CC=OC=O、苯環(huán)等。利用紫外光譜鑒定有機苯環(huán)等。利用紫外光譜鑒定有機化合物遠不如利用紅外光譜有效，因為很多化

41、合化合物遠不如利用紅外光譜有效，因為很多化合物在紫外沒有吸收或者只有微弱的吸收，并且紫物在紫外沒有吸收或者只有微弱的吸收，并且紫外光譜一般比較簡單，特征性不強。利用紫外光外光譜一般比較簡單，特征性不強。利用紫外光譜可以用來檢驗一些具有大的共軛體系或發(fā)色官譜可以用來檢驗一些具有大的共軛體系或發(fā)色官能團的化合物，可以作為其他鑒定方法的補充。能團的化合物，可以作為其他鑒定方法的補充。鑒定化合物主要是根據(jù)光譜圖上的一些特征吸收，鑒定化合物主要是根據(jù)光譜圖上的一些特征吸收，特別是最大吸收波長特別是最大吸收波長maxmax即摩爾吸光系數(shù)即摩爾吸光系數(shù)值，值，來進行鑒定。來進行鑒定。68鑒定的方法有兩種：鑒

42、定的方法有兩種：（1 1）與標準物、標準譜圖對照：將樣品和標準物）與標準物、標準譜圖對照：將樣品和標準物以同一溶劑配制相同濃度溶液，并在同一條件以同一溶劑配制相同濃度溶液，并在同一條件下測定，比較光譜是否一致。下測定，比較光譜是否一致。（2 2）吸收波長和摩爾吸光吸收：如果樣品和標）吸收波長和摩爾吸光吸收：如果樣品和標準物的吸收波長相同，摩爾吸光吸收也相同，準物的吸收波長相同，摩爾吸光吸收也相同，可以認為樣品和標準物是同一物質(zhì)?？梢哉J為樣品和標準物是同一物質(zhì)?；衔锏亩ㄐ苑治龌衔锏亩ㄐ苑治?9若在若在200200750nm750nm波長范圍內(nèi)無吸收峰，則可能是波長范圍內(nèi)無吸收峰，則可能是直鏈

43、烷烴、環(huán)烷烴、飽和脂肪族化合物或僅含一個直鏈烷烴、環(huán)烷烴、飽和脂肪族化合物或僅含一個雙鍵的烯烴等。不含共軛體系，無醛、酮、溴、碘。雙鍵的烯烴等。不含共軛體系，無醛、酮、溴、碘。官能團鑒定官能團鑒定若在若在270270350nm350nm波長范圍內(nèi)有低強度吸收峰波長范圍內(nèi)有低強度吸收峰( (1010100L100Lmolmol-1 -1cmcm-1 -1), ),（n n躍遷），則可能含有躍遷），則可能含有一個簡單非共軛且含有一個簡單非共軛且含有n n電子的生色團，如羰基。電子的生色團，如羰基。若在若在2 20 0300nm300nm波長范圍內(nèi)有中等強度的吸波長范圍內(nèi)有中等強度的吸收峰則可能含苯

44、環(huán)。收峰則可能含苯環(huán)?；衔锏慕Y(jié)構分析化合物的結(jié)構分析70若在若在210210250nm250nm波長范圍內(nèi)有強吸收峰，則波長范圍內(nèi)有強吸收峰，則可能含有可能含有2 2個共軛雙鍵；若在個共軛雙鍵；若在260260300nm300nm波長范波長范圍內(nèi)有強吸收峰，則說明該有機物含有圍內(nèi)有強吸收峰，則說明該有機物含有3 3個或個或3 3個個以上共軛雙鍵。以上共軛雙鍵。若該有機物的吸收峰延伸至可見光區(qū)，則該有若該有機物的吸收峰延伸至可見光區(qū)，則該有機物可能是長鏈共軛或稠環(huán)化合物。機物可能是長鏈共軛或稠環(huán)化合物?；衔锏慕Y(jié)構分析化合物的結(jié)構分析71五、有機分析應用五、有機分析應用異構體的確定異構體的確定

45、反式異構體反式異構體的的max max 和和maxmax大于順式異構體大于順式異構體化合物純度的檢驗化合物純度的檢驗氫鍵強度的測定氫鍵強度的測定成分分析成分分析72異構體的確定 對于構造異構體，可以通過經(jīng)驗規(guī)則對于構造異構體，可以通過經(jīng)驗規(guī)則計算出計算出maxmax值與實測值比較，即可證實化值與實測值比較，即可證實化合物是哪種異構體。對于順反異構體，一合物是哪種異構體。對于順反異構體，一般來說，某一化合物的般來說，某一化合物的反式異構體反式異構體的的maxmax和和maxmax大于順式異構體。另外還有互變異大于順式異構體。另外還有互變異構體，常見的互變異構體有酮烯醇式互構體，常見的互變異構體有

46、酮烯醇式互變異構，如乙酰乙酸乙酯的酮烯醇式互變異構，如乙酰乙酸乙酯的酮烯醇式互變異構。變異構。73成分分析 紫外光譜在有機化合物的成分分析方紫外光譜在有機化合物的成分分析方面的應用比其在化合物定性鑒定方面具面的應用比其在化合物定性鑒定方面具有更大的優(yōu)越性，方法的靈敏度高，準有更大的優(yōu)越性，方法的靈敏度高，準確性和重現(xiàn)性都很好，應用非常廣泛。確性和重現(xiàn)性都很好，應用非常廣泛。只要對近紫外有吸收或可能有吸收的化只要對近紫外有吸收或可能有吸收的化合物，均可用紫外分光光度法進行測定，合物，均可用紫外分光光度法進行測定，定量基礎朗伯定量基礎朗伯- -比爾定律。比爾定律。 六、儀器操作一、定性分析 不同物

47、質(zhì)結(jié)構不同或者說其分子能級的能量(各種能級能量總和)或能量間隔各異，因此不同物質(zhì)將選擇性地吸收不同波長或能量的外來輻射，這是UV-Vis定性分析的基礎。 定性分析具體做法是讓不同波長的光通過待測物，經(jīng)待測物吸收后，測量其對不同波長光的吸收程度(吸光度A)，以吸光度A為縱坐標，輻射波長為橫坐標作圖，得到該物質(zhì)的吸收光譜或吸收曲線，據(jù)吸收曲線的特性(峰強度、位置及數(shù)目等)研究分子結(jié)構。-胡羅卜素咖啡因阿斯匹林丙酮 幾種化合物的分子吸收光譜圖二、定量分析1. 單組份定量方法 1）標準曲線法(職業(yè)衛(wèi)生檢測中常用)： 用標準樣品配制成不同濃度的標準系列，在與待測組分相同的條件下，測量吸光度，用吸光度對樣

48、品濃度繪制標準曲線標準曲線的斜率即為絕對校正因子。在測定樣品中的組分含量時，要用與繪制標準曲線完全相同的條件測量吸光度，然后根據(jù)吸光度在標準曲線上直接讀出樣品組分的濃度。 2）標準對比法： 該法是標準曲線法的簡化，即只配制一個濃度為cs的標準溶液，并測量其吸光度，求出吸收系數(shù)k，然后由Ax=kcx求出cx 該法只有在測定濃度范圍內(nèi)遵守L-B定律，且cx與cs大致相當時，才可得到準確結(jié)果。二、二、島津島津UV2550UV2550定量分析步驟（標準曲線法）定量分析步驟（標準曲線法） 先開主機，然后再打開先開主機，然后再打開UVPROBEUVPROBE軟件；軟件； 啟動啟動UVPROBEUVPROB

49、E以后，點擊界面下方以后，點擊界面下方“連接連接”進行儀器連接，進行儀器連接，儀器進行連接檢查，待檢查全部通過后，點擊儀器進行連接檢查，待檢查全部通過后，點擊“OK”“OK” 點擊點擊“光度測定光度測定”； 點擊點擊“方法方法”，波長設定為通過光譜檢測到所測樣品的最，波長設定為通過光譜檢測到所測樣品的最大吸收波長大吸收波長, ,然后加入波長，類型多選擇為然后加入波長，類型多選擇為“多點多點”，WL1=WL1=最大波長。最大波長。 點擊點擊“下一步下一步”，（注：根據(jù)所測樣品，（注：根據(jù)所測樣品對相應的參數(shù)進行設定），對相應的參數(shù)進行設定），“方法方法”設定完后，點擊設定完后，點擊“關關閉閉”； 將兩個空白參比放