紫外吸收光譜法

關于紫外吸收光譜法第1頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五一、電磁輻射和電磁波譜1．電磁輻射（電磁波，光）：以巨大速度通過空間、不需要任何物質(zhì)作為傳播媒介的一種能量2．電磁輻射的性質(zhì)：具有波、粒二向性波動性：粒子性：第2頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五

高能輻射區(qū)γ射線能量最高，來源于核能級躍遷

χ射線來自內(nèi)層電子能級的躍遷光學光譜區(qū)紫外光來自原子和分子外層電子能級的躍遷可見光紅外光來自分子振動和轉(zhuǎn)動能級的躍遷波譜區(qū)微波來自分子轉(zhuǎn)動能級及電子自旋能級躍遷無線電波來自原子核自旋能級的躍遷續(xù)前3．電磁波譜：電磁輻射按波長順序排列，稱~。γ射線→

X射線→紫外光→可見光→紅外光→微波→無線電波波長長第3頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五二、光學分析法及其分類（一）光學分析法依據(jù)物質(zhì)發(fā)射的電磁輻射或物質(zhì)與電磁輻射相互作用而建立起來的各種分析法的統(tǒng)稱~。（二）分類：

1．光譜法：利用物質(zhì)與電磁輻射作用時，物質(zhì)內(nèi)部發(fā)生量子化能級躍遷而產(chǎn)生的吸收、發(fā)射或散射輻射等電磁輻射的強度隨波長變化的定性、定量分析方法

按能量交換方向分吸收光譜法發(fā)射光譜法按作用結果不同分原子光譜→線狀光譜分子光譜→帶狀光譜第4頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五續(xù)前2．非光譜法：利用物質(zhì)與電磁輻射的相互作用測定電磁輻射的反射、折射、干涉、衍射和偏振等基本性質(zhì)變化的分析方法分類：折射法、旋光法、比濁法、χ射線衍射法3．光譜法與非光譜法的區(qū)別：光譜法：內(nèi)部能級發(fā)生變化

原子吸收/發(fā)射光譜法：原子外層電子能級躍遷分子吸收/發(fā)射光譜法：分子外層電子能級躍遷非光譜法：內(nèi)部能級不發(fā)生變化僅測定電磁輻射性質(zhì)改變第5頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五續(xù)前（三）發(fā)射光譜（四）吸收光譜例：γ-射線；x-射線；熒光例：原子吸收光譜，分子吸收光譜第6頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五三、光譜法儀器——分光光度計主要特點：五個單元組成光源單色器樣品池檢測器記錄裝置第7頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五第二節(jié)紫外-可見吸收光譜一、紫外-可見吸收光譜的產(chǎn)生二、紫外-可見吸收光譜的電子躍遷類型三、相關的基本概念四、吸收帶類型和影響因素第8頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五一、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能級：電子能級、振動能級、轉(zhuǎn)動能級躍遷：電子受激發(fā)，從低能級轉(zhuǎn)移到高能級的過程若用一連續(xù)的電磁輻射照射樣品分子，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系曲線，即為分子吸收光譜第9頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五續(xù)前

2．分子吸收光譜的分類：

分子內(nèi)運動涉及三種躍遷能級，所需能量大小順序3．紫外-可見吸收光譜的產(chǎn)生

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（吸收能量=兩個躍遷能級之差）第10頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五二、紫外-可見吸收光譜的電子躍遷類型預備知識：價電子：σ電子→飽和的σ鍵

π電子不飽和的π鍵

n電子軌道：電子圍繞原子或分子運動的幾率軌道不同，電子所具有能量不同基態(tài)與激發(fā)態(tài)：電子吸收能量，由基態(tài)→激發(fā)態(tài)c成鍵軌道與反鍵軌道：σ<π<n<π*<σ*第11頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五圖示b第12頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五

電子躍遷類型：1.σ→σ*躍遷：飽和烴（甲烷，乙烷）E很高，λ<150nm（遠紫外區(qū)）2.n→σ*躍遷：含雜原子飽和基團（—OH，—NH2）E較大，λ150~250nm（真空紫外區(qū)）3.π→π*躍遷：不飽和基團（—C＝C—，—C＝O）E較小，λ~200nm體系共軛，E更小，λ更大4.n→π*躍遷：含雜原子不飽和基團（—C≡N，C＝O）E最小，λ200~400nm（近紫外區(qū)）按能量大?。害摇?>

n→σ*>

π→π*>

n→π*第13頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五圖示第14頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五續(xù)前注：紫外光譜電子躍遷類型：n—π*躍遷

π—π*躍遷飽和化合物無紫外吸收電子躍遷類型與分子結構及存在基團有密切聯(lián)系根據(jù)分子結構→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（分子結構鑒定）第15頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五三、相關的基本概念1．吸收光譜（吸收曲線）：不同波長光對樣品作用不同，吸收強度不同以λ~A作圖next2．吸收光譜特征：定性依據(jù)吸收峰→λmax

吸收谷→λmin

肩峰→λsh

末端吸收→飽和σ-σ躍遷產(chǎn)生第16頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五圖示back第17頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五續(xù)前3．生色團（發(fā)色團）：能吸收紫外-可見光的基團有機化合物：具有不飽和鍵和未成對電子的基團具n電子和π電子的基團產(chǎn)生n→π*躍遷和π→π*躍遷躍遷E較低例：C＝C；C＝O；C＝N；—N＝N—

4．助色團：本身無紫外吸收，但可以使生色團吸收峰加強同時使吸收峰長移的基團有機物：連有雜原子的飽和基團例：—OH，—OR，—NH—，—NR2—，—X注：當出現(xiàn)幾個發(fā)色團共軛，則幾個發(fā)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，強度也增強第18頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五續(xù)前5．紅移和藍移：由于化合物結構變化（共軛、引入助色團取代基）或采用不同溶劑后

吸收峰位置向長波方向的移動，叫紅移（長移）吸收峰位置向短波方向移動，叫藍移（紫移，短移）6．增色效應和減色效應

增色效應：吸收強度增強的效應

減色效應：吸收強度減小的效應7．強帶和弱帶：

εmax>105→強帶

εmin<103→弱帶第19頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五四、吸收帶類型和影響因素1．R帶：由含雜原子的不飽和基團的n→π*躍遷產(chǎn)生C＝O；C＝N；—N＝N—E小，λmax250~400nm，εmax<100溶劑極性↑，λmax↓→藍移（短移）2．K帶：由共軛雙鍵的π→π*躍遷產(chǎn)生(—CH＝CH—)n，—CH＝C—CO—λmax>200nm，εmax>104共軛體系增長，λmax↑→紅移，εmax↑溶劑極性↑，對于—(—CH＝CH—)n—λmax不變對于—CH＝C—CO—λmax↑→紅移第20頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五續(xù)前3．B帶：由π→π*躍遷產(chǎn)生芳香族化合物的主要特征吸收帶λmax=254nm，寬帶，具有精細結構；εmax=200極性溶劑中，或苯環(huán)連有取代基，其精細結構消失4．E帶：由苯環(huán)環(huán)形共軛系統(tǒng)的π→π*躍遷產(chǎn)生芳香族化合物的特征吸收帶E1180nmεmax>104

（常觀察不到）E2200nmεmax=7000強吸收苯環(huán)有發(fā)色團取代且與苯環(huán)共軛時，E2帶與K帶合并一起紅移（長移）第21頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五圖示第22頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五圖示第23頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五圖示第24頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五續(xù)前影響吸收帶位置的因素：1．溶劑效應：對λmax影響：nextn-π*躍遷：溶劑極性↑，λmax↓藍移

π-π*躍遷：溶劑極性↑，λmax↑紅移對吸收光譜精細結構影響next

溶劑極性↑，苯環(huán)精細結構消失溶劑的選擇——極性；純度高；截止波長<λmax2．pH值的影響：影響物質(zhì)存在型體，影響吸收波長第25頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五圖示back第26頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五圖示Back第27頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五第三節(jié)基本原理一、Lamber-Beer定律二、吸光系數(shù)和吸收光譜三、偏離Beer定律的因素四、透光率的測量誤差第28頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五一、Lamber-Beer定律：吸收光譜法基本定律描述物質(zhì)對單色光吸收強弱與液層厚度和待測物濃度的關系假設一束平行單色光通過一個吸光物體第29頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五續(xù)前討論：1．Lamber-Beer定律的適用條件（前提）入射光為單色光溶液是稀溶液2．該定律適用于固體、液體和氣體樣品3．在同一波長下，各組分吸光度具有加和性應用：多組分測定第30頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五二、吸光系數(shù)和吸收光譜1．吸光系數(shù)的物理意義：單位濃度、單位厚度的吸光度

討論：

1）E=f（組分性質(zhì)，溫度，溶劑，λ）當組分性質(zhì)、溫度和溶劑一定，E=f（λ）

2）不同物質(zhì)在同一波長下E可能不同（選擇性吸收）同一物質(zhì)在不同波長下E一定不同

3）E↑，物質(zhì)對光吸收能力↑,定量測定靈敏度↑→定性、定量依據(jù)第31頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五續(xù)前2．吸光系數(shù)兩種表示法：

1）摩爾吸光系數(shù)ε：在一定λ下，C=1mol/L，L=1cm時的吸光度

2）百分含量吸光系數(shù)

/比吸光系數(shù)：在一定λ下，C=1g/100ml，L=1cm時的吸光度

3）兩者關系3．吸收光譜（吸收曲線）：λ~A最大吸收最小吸收

特征值→定性依據(jù)肩峰末端吸收第32頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五續(xù)前4．吸光度測量的條件選擇：1）測量波長的選擇：2）吸光度讀數(shù)范圍的選擇：3）參比溶液(空白溶液)的選擇：選A=0.2~0.7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第33頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五三、偏離Beer定律的因素依據(jù)Beer定律，A與C關系應為經(jīng)過原點的直線偏離Beer定律的主要因素表現(xiàn)為以下兩個方面（一）光學因素（二）化學因素第34頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五（一）光學因素

1．非單色光的影響：

Beer定律應用的重要前提——入射光為單色光照射物質(zhì)的光經(jīng)單色器分光后并非真正單色光其波長寬度由入射狹縫的寬度和棱鏡或光柵的分辨率決定為了保證透過光對檢測器的響應，必須保證一定的狹縫寬度這就使分離出來的光具一定的譜帶寬度第35頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五續(xù)前2．雜散光的影響：

雜散光是指從單色器分出的光不在入射光譜帶寬度范圍內(nèi)，與所選波長相距較遠雜散光來源：儀器本身缺陷；光學元件污染造成雜散光可使吸收光譜變形，吸光度變值3．反射光和散色光的影響：反射光和散色光均是入射光譜帶寬度內(nèi)的光直接對T產(chǎn)生影響散射和反射使T↓，A↑，吸收光譜變形注：一般可用空白對比校正消除4．非平行光的影響：使光程↑，A↑，吸收光譜變形第36頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五（二）化學因素Beer定律適用的另一個前提：稀溶液濃度過高會使C與A關系偏離定律第37頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五四、透光率的測量誤差——ΔT影響測定結果的相對誤差兩個因素：T和ΔT

ΔT影響因素：儀器噪音

1）暗噪音

2）訊號噪音第38頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五續(xù)前1）暗噪音——與檢測器和放大電路不確切性有關與光訊號無關第39頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五續(xù)前2）訊號噪音——與光訊號有關表明測量誤差較小的范圍一直可延至較高吸光度區(qū)，對測定有利第40頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五第四節(jié)紫外分光光度計

1．光源：2．單色器：包括狹縫、準直鏡、色散元件

棱鏡——對不同波長的光折射率不同色散元件分出光波長不等距光柵——衍射和干涉分出光波長等距鎢燈或鹵鎢燈——可見光源350~1000nm氫燈或氘燈——紫外光源200~360nm第41頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五續(xù)前3．吸收池：玻璃——能吸收UV光，僅適用于可見光區(qū)石英——不能吸收紫外光，適用于紫外和可見光區(qū)要求：匹配性（對光的吸收和反射應一致）4．檢測器：將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕难b置5．記錄裝置：訊號處理和顯示系統(tǒng)光電池光電管光電倍增管二極管陣列檢測器第42頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五類型：

1．單光束分光光度計：特點：使用時來回拉動吸收池→移動誤差對光源要求高比色池配對第43頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五續(xù)前2．雙光束分光光度計：

特點：不用拉動吸收池，可以減小移動誤差對光源要求不高可以自動掃描吸收光譜第44頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五續(xù)前3．雙波長分光光度計特點：利用吸光度差值定量消除干擾和吸收池不匹配引起的誤差第45頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五第五節(jié)定性和定量分析一、定性分析二、定量分析

定性鑒別純度檢查和雜質(zhì)限量測定單組分的定量方法多組分的定量方法第46頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五一、定性分析（一）定性鑒別

定性鑒別的依據(jù)→吸收光譜的特征吸收光譜的形狀吸收峰的數(shù)目吸收峰的位置（波長）吸收峰的強度相應的吸光系數(shù)第47頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五續(xù)前1．對比吸收光譜的一致性同一測定條件下，與標準對照物譜圖或標準譜圖進行對照比較第48頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五續(xù)前2．對比吸收光譜的特征值第49頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五續(xù)前3．對比吸光度或吸光系數(shù)的比值：例：第50頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五續(xù)前（二）純度檢查和雜質(zhì)限量測定1．純度檢查（雜質(zhì)檢查）1）峰位不重疊：

找λ→使主成分無吸收，雜質(zhì)有吸收→直接考察雜質(zhì)含量2）峰位重疊：

主成分強吸收，雜質(zhì)無吸收/弱吸收→與純品比較，E↓

雜質(zhì)強吸收>>主成分吸收→與純品比較，E↑，光譜變形第51頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五續(xù)前2．雜質(zhì)限量的測定：例：腎上腺素中微量雜質(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52頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五二、定量分析（一）單組分的定量方法1．吸光系數(shù)法2．標準曲線法3．對照法：外標一點法第53頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五續(xù)前1．吸光系數(shù)法（絕對法）第54頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五練習例：維生素B12

的水溶液在361nm處的百分吸光系數(shù)為207，用1cm比色池測得某維生素B12溶液的吸光度是0.414，求該溶液的濃度解：第55頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五練習例：精密稱取B12樣品25.0mg，用水溶液配成100ml。精密吸取10.00ml，又置100ml容量瓶中，加水至刻度。取此溶液在1cm的吸收池中，于361nm處測定吸光度為0.507，求B12的百分含量？解：第56頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五續(xù)前2．標準曲線法第57頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五續(xù)前3．對照法：外標一點法注：當樣品溶液與標準品溶液的稀釋倍數(shù)相同時第58頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五練習例：

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：1）對照法第59頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五練習2）吸光系數(shù)法

第60頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五續(xù)前（二）多組分的定量方法三種情況：1．兩組分吸收光譜不重疊（互不干擾）

兩組分在各自λmax下不重疊→分別按單組分定量第61頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五續(xù)前2．兩組分吸收光譜部分重疊

λ1→測A1→b組分不干擾→可按單組分定量測Caλ2→測A2→a組分干擾→不能按單組分定量測Ca

第62頁，共71頁，2022年，5月20日，16點38分，星期五續(xù)前3．兩組分吸收光譜完全重疊——混合樣品測定（1）解線性方程組法（2）等吸