紫外可見吸光度法

紫外可見吸光度法第一頁，共六十三頁，2022年，8月28日第一節(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(guān)的基本概念四、吸收帶類型和影響因素第二頁，共六十三頁，2022年，8月28日紫外-可見吸收光譜法

利用物質(zhì)吸收紫外及可見區(qū)輻射引起分子中價電子躍遷，產(chǎn)生分子吸收光譜來進(jìn)行分析的方法。該法廣泛運(yùn)用于無機(jī)物質(zhì)、有機(jī)物質(zhì)定性和定量分析。第三頁，共六十三頁，2022年，8月28日一、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(qiáng)度變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柌⒂涗浵聛恚涂傻玫焦鈴?qiáng)度變化對波長的關(guān)系曲線，即為分子吸收光譜第四頁，共六十三頁，2022年，8月28日2．分子吸收光譜的分類：

分子內(nèi)運(yùn)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）第五頁，共六十三頁，2022年，8月28日二、紫外-可見吸收光譜的電子躍遷類型預(yù)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(yùn)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*第六頁，共六十三頁，2022年，8月28日圖示第七頁，共六十三頁，2022年，8月28日電子躍遷類型：1.σ→σ*躍遷：飽和烴（甲烷，乙烷）E很高，λ<150nm（遠(yuǎn)紫外區(qū)）2.n→σ*躍遷：含雜原子飽和基團(tuán)（—OH，—NH2）E較大，λ150~250nm（真空紫外區(qū)）3.π→π*躍遷：不飽和基團(tuán)（—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(tuán)（—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*第八頁，共六十三頁，2022年，8月28日圖示第九頁，共六十三頁，2022年，8月28日續(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(jié)構(gòu)及存在基團(tuán)有密切聯(lián)系根據(jù)分子結(jié)構(gòu)→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(tuán)（分子結(jié)構(gòu)鑒定）第十頁，共六十三頁，2022年，8月28日三、相關(guān)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(qiáng)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)生第十一頁，共六十三頁，2022年，8月28日圖示back第十二頁，共六十三頁，2022年，8月28日3．生色團(tuán)（發(fā)色團(tuán)）：能吸收紫外-可見光的基團(tuán)有機(jī)化合物：具有不飽和鍵和未成對電子的基團(tuán)具n電子和π電子的基團(tuán)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(tuán)：本身無紫外吸收，但可以使生色團(tuán)吸收峰加強(qiáng)同時使吸收峰長移的基團(tuán)有機(jī)物：連有雜原子的飽和基團(tuán)例：—OH，—OR，—NH—，—NR2—，—X注：當(dāng)出現(xiàn)幾個發(fā)色團(tuán)共軛，則幾個發(fā)色團(tuán)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(tuán)的吸收波長長，強(qiáng)度也增強(qiáng)第十三頁，共六十三頁，2022年，8月28日5．紅移和藍(lán)移：由于化合物結(jié)構(gòu)變化（共軛、引入助色團(tuán)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(lán)移（紫移，短移）6．增色效應(yīng)和減色效應(yīng)

增色效應(yīng)：吸收強(qiáng)度增強(qiáng)的效應(yīng)減色效應(yīng)：吸收強(qiáng)度減小的效應(yīng)7．強(qiáng)帶和弱帶：

εmax>105→強(qiáng)帶

εmin<103→弱帶第十四頁，共六十三頁，2022年，8月28日四、吸收帶類型和影響因素1．R帶：由含雜原子的不飽和基團(tuán)的n→π*躍遷產(chǎn)生C＝O；C＝N；—N＝N—ε小，λmax250~400nm，εmax<100溶劑極性↑，λmax↓→藍(lán)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↑→紅移第十五頁，共六十三頁，2022年，8月28日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(xì)結(jié)構(gòu)；εmax=200極性溶劑中，或苯環(huán)連有取代基，其精細(xì)結(jié)構(gòu)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(qiáng)吸收苯環(huán)有發(fā)色團(tuán)取代且與苯環(huán)共軛時，E2帶與K帶合并一起紅移（長移）第十六頁，共六十三頁，2022年，8月28日圖示第十七頁，共六十三頁，2022年，8月28日圖示第十八頁，共六十三頁，2022年，8月28日圖示第十九頁，共六十三頁，2022年，8月28日影響吸收帶位置的因素：1．溶劑效應(yīng)：對λmax影響：nextn-π*躍遷：溶劑極性↑，λmax↓藍(lán)移

π-π*躍遷：溶劑極性↑，λmax↑紅移對吸收光譜精細(xì)結(jié)構(gòu)影響next

溶劑極性↑，苯環(huán)精細(xì)結(jié)構(gòu)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，影響吸收波長第二十頁，共六十三頁，2022年，8月28日圖示back第二十一頁，共六十三頁，2022年，8月28日圖示back第二十二頁，共六十三頁，2022年，8月28日溶劑對紫外吸收光譜的影響1.溶劑的極性對最大吸收波長的影響吸收帶正己烷CH3ClCH3OHH2O波長位移→*λmax

/nm230238237243紅移n→*λmax

/nm329315309305紫移一般來說,隨著溶劑極性增大,

→*躍遷吸收峰紅移,n→*躍遷吸收峰紫移。表3.4溶劑對亞異丙酮吸收帶的影響第二十三頁，共六十三頁，2022年，8月28日溶劑的影響1：乙醚2：水12250300苯酰丙酮

非極性→極性n

→

*躍遷：蘭移；；

→*躍遷：紅移；；極性溶劑使精細(xì)結(jié)構(gòu)消失；返回第二十四頁，共六十三頁，2022年，8月28日1.紫外可見光譜法的基本定量關(guān)系式

。2.紫外可見光度計(jì)的光源

和

。（北師大2001年）3.已知某化合物在己烷中的λmax為327nm，在水中的λmax為305nm，從溶劑效應(yīng)分析，該吸收帶是由

躍遷引起的。（武大2001年）4.用普通分光光度法測得標(biāo)準(zhǔn)溶液C1

的透光率為20%，某試液的透光率為14%。若以視差分光光度法測定，以C1為參比，則溶液的透光率應(yīng)該為

。

（西南師大2003年）考研真題第二十五頁，共六十三頁，2022年，8月28日6.用連續(xù)變化法測定絡(luò)合物的組成時，測得金屬離子占總濃度的分?jǐn)?shù)為0.33，則絡(luò)合物的組成（M：R）為

。

（南開大學(xué)2002年）7.具有共軛體系的化合物，其紫外吸收光譜隨共軛雙鍵數(shù)目的增多，最大吸收波長_____移，且摩爾吸光系數(shù)_________。（福州大學(xué)2002年）8.已知有色絡(luò)合物在一定波長下用2cm吸收池測定時其透光率T=0.60。若在相同條件下改用1cm吸收池測定，吸光度A為_______，用3cm吸收池測定，T為_____________。（廈門大學(xué)2002年）第二十六頁，共六十三頁，2022年，8月28日11．紫外光譜分析在近紫外區(qū)使用______吸收池，而不能使用______作吸收池，這是因?yàn)開_________。（首都師范大學(xué)2000年）12.化合物CH2=CHOCH3，除有σ→σ*、n→σ*、σ→π*躍遷外，還有_____類型的躍遷。（首都師范大學(xué)2000年）第二十七頁，共六十三頁，2022年，8月28日13.朗伯-比爾定律的積分表達(dá)式為lgI0/I=εbc，在利用光度計(jì)進(jìn)行實(shí)際測定中，I0是指透過

，I是指透過

。（鄭州大學(xué)2002年）14.物質(zhì)與電磁輻射相互作用后,產(chǎn)生紫外可見吸收光譜,這是由于()（鄭州大學(xué)2002年）A.分子的振動B.分子的轉(zhuǎn)動C.原子核外層電子躍遷D.原子核內(nèi)層電子躍遷第二十八頁，共六十三頁，2022年，8月28日15.在異丙叉丙酮CH3COCH=C（CH3）2中，n→π*躍遷譜帶在下述哪種溶劑中測定時，其最大吸收的波長最長（）

A.水B.甲醇C.正己烷D.氯16.在醇類化合物中，O—H伸縮振動頻率隨溶液濃度的增加向低波數(shù)方向移動的原因是（）

A溶液極性變大

B形成分子間氫鍵隨之加強(qiáng)

C誘導(dǎo)效應(yīng)隨之變大

D易產(chǎn)生振動耦合第二十九頁，共六十三頁，2022年，8月28日17.在一些含有>C=O、—N=N等基團(tuán)的分子中,由n—π*躍遷產(chǎn)生的吸收帶稱為()A.K吸收帶B.E吸收帶

C.B吸收帶D.R吸收帶（南開大學(xué)2001年）18.相同質(zhì)量的A、B兩種物質(zhì)經(jīng)相同的方式顯色測量后，所得吸光度相等。已知其摩爾吸光系數(shù)εA﹥εB，則摩爾質(zhì)量的關(guān)系是（）

A.M（A）﹥M（B）

B.M（A）﹤M（B）

C.M（A）=M（B）D.M（A）=0.5M（B）第三十頁，共六十三頁，2022年，8月28日21.光度分析中，在某濃度下以1.0cm吸收池測得透光率為T，若濃度增大一倍，透光率為：（）A.T2B.T/2C.2TD.T1/222.在紫外、可見光區(qū)有吸收的化合物是：（)（首都師范大學(xué)2002年）第三十一頁，共六十三頁，2022年，8月28日23.下列化合物中含有n-π*、π-π*、σ-σ*躍遷的化合物是（）A.一氯甲烷B.丙酮C.丁二烯D.二甲苯24.下述條件適合于摩爾比法測定絡(luò)合物組成的是（）A.固定金屬離子濃度B.顯色劑濃度不變C.以[M]/(CR+CM)確定絡(luò)合物組成D.以[R]/(CR+CM)確定絡(luò)合物組成

25.紫外—可見分光光度法的應(yīng)用包括（）（多選）A.結(jié)構(gòu)的推測B.絡(luò)合物研究C.酸、堿離解常數(shù)的測定D.元素的定性分析第三十二頁，共六十三頁，2022年，8月28日26.在醇類化合物中，O-H伸縮振動隨溶液濃度的增加向低波數(shù)移動的原因是（）A.誘導(dǎo)效應(yīng)B.溶液極性增大C.形成分子間氫鍵D.振動偶合28.有兩種化合物（1）CH2=CHOCH3(2)CH2=CHCH2CH2OCH3下面五種說法中正確的是：()A.兩者都有π–π*；B.兩者都有n–π*；C.兩者的π–π*吸光波長相同；D.化合物(1)的π–π*吸光波長比(2)的長；E.化合物(1)的π–π*吸光波長比(2)的短。第三十三頁，共六十三頁，2022年，8月28日29.丙酮在乙烷中的紫外吸λmax=279nm,εmax=14.8，該吸收峰是那種躍遷引起的？（）（多選）A.n→π*B.π→π*C.n→σ*D.σ→σ*

E.π→σ*（首都師范大學(xué)2001年）30.硫腙-四氯化碳萃取劑吸收黃色光，因此該萃取劑呈現(xiàn)的顏色為（）A.藍(lán)B.綠C.紫D.黃第三十四頁，共六十三頁，2022年，8月28日31.在某波長處，用2.0cm的比色皿，測得Al3+-CAS的透光度為60%，若改用1.0cm的比色皿，則原試液的透光度應(yīng)為（）A.0.11B.0.22C.0.66D.0.77

32.下列化合物中，哪一個最大吸收波長最大：（）

(A)(B)(C)(D)33.對于π→π*和n→π*躍遷類型由非極性溶劑至極性溶劑會發(fā)生什么變化？為什么？（北師大2002年）34.某化合物的紫外光譜有B吸收，還有λ=240nm,ε=1.34×104及λ=319nm,ε=50兩個吸收帶，此化合物中含有什么基團(tuán)？有何種躍遷？（首都師范大學(xué)2001年）第三十五頁，共六十三頁，2022年，8月28日（首都師范大學(xué)2001年）35.如圖所示，β-CD（環(huán)糊精）具有類似于桶狀的外親水、內(nèi)疏水的分子穴(cavity)結(jié)構(gòu)。其分子穴內(nèi)部的極性大致與醇相似，如果某化合物分子由水相進(jìn)入β-CD內(nèi)部（這一過程稱為包配作用），預(yù)測這一化合物的UV–Vis吸收光譜最大波長將可能發(fā)生什么變化？（鄭州大學(xué)2002年）第三十六頁，共六十三頁，2022年，8月28日紫外—可見分光光度計(jì)的基本結(jié)構(gòu)

單色器光源吸收池光電管R放大器顯示裝置第三十七頁，共六十三頁，2022年，8月28日紫外可見吸收光譜法的應(yīng)用第三十八頁，共六十三頁，2022年，8月28日紫外可見吸收光譜法的應(yīng)用不同的有機(jī)化合物具有不同的吸收光譜，可進(jìn)行簡單的定性分析，但吸收光譜較簡單，只能用于鑒定共軛發(fā)色團(tuán)，推斷未知物骨架，可進(jìn)行定量分析及測定配合物配位比和穩(wěn)定常數(shù)一、定性分析：

(一）比較吸收光譜法根據(jù)化合物吸收光譜的形狀、吸收峰的數(shù)目、強(qiáng)度、位置進(jìn)行定性分析

待測樣品相同條件樣品譜

標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)

標(biāo)準(zhǔn)譜第三十九頁，共六十三頁，2022年，8月28日（二）計(jì)算max的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律用經(jīng)驗(yàn)規(guī)則計(jì)算不飽和有機(jī)化合物的max并與實(shí)測值進(jìn)行比較，然后確認(rèn)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。常用的規(guī)則是WoodWard（伍德瓦特）規(guī)則，可計(jì)算共軛多烯及α，β—不飽和醛酮化合物。第四十頁，共六十三頁，2022年，8月28日1.共軛多烯的λmax計(jì)算

鏈狀共軛二烯單環(huán)共軛二烯異環(huán)共軛二烯同環(huán)共軛二烯

λmax217nm217nm214nm253nm骨架母體第四十一頁，共六十三頁，2022年，8月28日增加值：延伸一個共軛雙鍵

+30nm

增加一個烷基或環(huán)基取代

+5nm

增加一個環(huán)外雙鍵

+5nm助色團(tuán)取代

：

-Cl或Br+5nm-OR烷氧基+6nm對連接在母體電子體系上的不同取代基以及其它結(jié)構(gòu)因素加以修正第四十二頁，共六十三頁，2022年，8月28日注：

環(huán)外雙鍵是指C=C雙鍵直接與環(huán)相連，其中一個C在環(huán)上，C=,另一個C在環(huán)外。同環(huán)二烯與異環(huán)二烯同時共存時，按同環(huán)二烯計(jì)算。第四十三頁，共六十三頁，2022年，8月28日例1：基本值２１７nm兩個烷基取代２×５＝１０nm計(jì)算值λmax

227nm實(shí)測值λmax

226nm第四十四頁，共六十三頁，2022年，8月28日例２：基本值：２17nm加一個環(huán)外雙鍵＋５nm加四個烷基取代＋２０nm計(jì)算值λmax２４２nm實(shí)測值λmax２４３nm第四十五頁，共六十三頁，2022年，8月28日增加值同環(huán)共軛二烯+39nm

每增加一個共軛雙鍵+30nm

每增加一個環(huán)外雙鍵+5nm

共軛雙鍵上增加烷基或環(huán)基取代

α位+10nm

β位+12nmγ位及以上+18nm第四十六頁，共六十三頁，2022年，8月28日例：環(huán)狀：基本值215nm共軛雙鍵+30nmγ位烷基取代+18nm

環(huán)外雙鍵+5nm計(jì)算值λmax268nm

第四十七頁，共六十三頁，2022年，8月28日(三)純度檢查如果一化合物在紫外區(qū)沒有吸收峰，而其雜質(zhì)有較強(qiáng)吸收，就可方便的檢出該化合物中的痕量雜質(zhì)。例如要鑒定甲醇和乙醇中的雜質(zhì)苯，可利用苯在254nm處的B吸收帶，而甲醇或乙醇在此波長范圍內(nèi)幾乎沒有吸收。又如四氯化碳中有無二硫化碳雜質(zhì)，只要觀察在318nm處有無二硫化碳的吸收峰即可。

第四十八頁，共六十三頁，2022年，8月28日用紫外可見吸收光譜鑒定未知物的結(jié)構(gòu)較困難，因譜圖簡單，吸收峰個數(shù)少，主要表現(xiàn)化合物的發(fā)色團(tuán)和助色團(tuán)的特征。利用紫外可見吸收光譜可確定有機(jī)化合物中不飽和基團(tuán)，還可區(qū)分化合物的構(gòu)型、構(gòu)象、同分異構(gòu)體二、結(jié)構(gòu)分析第四十九頁，共六十三頁，2022年，8月28日

紫外—可見吸收光譜中有機(jī)物發(fā)色體系信息分析的一般規(guī)律是：⑴若在200～750nm波長范圍內(nèi)無吸收峰，則可能是直鏈烷烴、環(huán)烷烴、飽和脂肪族化合物或僅含一個雙鍵的烯烴等。⑵若在270～350nm波長范圍內(nèi)有低強(qiáng)度吸收峰(ε＝10～100L·mol-1·cm-1),（n→π*

躍遷），則可能含有一個簡單非共軛且含有n電子的生色團(tuán)，如羰基。第五十頁，共六十三頁，2022年，8月28日

⑶若在2５0～300nm波長范圍內(nèi)有中等強(qiáng)度的吸收峰則可能含苯環(huán)，假設(shè)有精細(xì)結(jié)構(gòu)的話，可能是苯環(huán)的特征吸收。

⑷若在210～250nm波長范圍內(nèi)有強(qiáng)吸收峰，則可能含有2個共軛雙鍵；若在260～350nm波長范圍內(nèi)有強(qiáng)吸收峰，則說明該有機(jī)物含有3個或3個以上共軛雙鍵。⑸若該有機(jī)物的吸收峰延伸至可見光區(qū)，則該有機(jī)物可能是長鏈共軛或稠環(huán)化合物。第五十一頁，共六十三頁，2022年，8月28日2.光譜解析注意事項(xiàng)

(1)確認(rèn)max，并算出㏒ε，初步估計(jì)屬于何種吸收帶；

(2)觀察主要吸收帶的范圍，判斷屬于何種共軛體系；第五十二頁，共六十三頁，2022年，8月28日3.分子不飽和度的計(jì)算定義：不飽和度是指分子結(jié)構(gòu)中達(dá)到飽和所缺一價元素的“對”數(shù)。如：乙烯變成飽和烷烴需要兩個氫原子，不飽和度為1。

計(jì)算：若分子中僅含一，二，三，四價元素(H，O，N，C)，則可按下式進(jìn)行不飽和度的計(jì)算：

=（2+2n4+n3–n1

）/2

n4，n3，n1

分別為分子中四價，三價，一價元素數(shù)目。

作用：由分子的不飽和度可以推斷分子中含有雙鍵，三鍵，環(huán)，芳環(huán)的數(shù)目，驗(yàn)證譜圖解析的正確性。例：C9H8O2=（2+29

–8）/2=6第五十三頁，共六十三頁，2022年，8月28日4.解析示例

有一化合物C10H16由紅外光譜證明有雙鍵、六元環(huán)和異丙基存在，其紫外光譜max=231nm（ε9000），此化合物加氫只能吸收一分子H2，，確定其結(jié)構(gòu)。解：①計(jì)算不飽和度=3；兩個雙鍵；共軛？加一分子氫②max=231nm，③可能的結(jié)構(gòu)

④計(jì)算

max

max：232273268268

max=異環(huán)二烯+2×環(huán)殘基+環(huán)外雙鍵=217+2×5+5=232（231）第五十四頁，共六十三頁，2022年，8月28日立體結(jié)構(gòu)和互變結(jié)構(gòu)的確定順式：λmax=280nm；εmax=10500反式：λmax=295.5nm；εmax=29000共平面產(chǎn)生最大共軛效應(yīng)，εmax大互變異構(gòu)：

酮式：λmax=204nm；無共軛

烯醇式：λmax=243nm第五十五頁，共六十三頁，2022年，8月28日三、定量分析

應(yīng)用范圍：無機(jī)化合物，測定主要在可見光區(qū)，大約可測定50多種元素有機(jī)化合物，主要在紫外區(qū)

1.單組分物質(zhì)的定量分析測定條件：選擇合適的分析波長（λmax）

A：

選擇適當(dāng)?shù)膮⒈热芤旱谖迨?，共六十三頁?022年，8月28日

（1）比較法：在一定條件下，配制標(biāo)準(zhǔn)溶液和樣品溶液，在λmax下測A

標(biāo)準(zhǔn)溶液As=κCsL