儀器分析課件-紫外吸收光譜分析

第九章

紫外吸收光譜分析§9.1紫外吸收光譜分析

**當(dāng)分子受到外界的光能照射之后，引起分子能級與原子能級躍遷不同。當(dāng)分子受到外界的光能照射之后，引起了分子中價電子的能級躍遷,同時，也引起分子中原子的振動能級和轉(zhuǎn)動能級的躍遷即從基態(tài)能級能級躍遷到激發(fā)態(tài)能級。一、分子吸收光譜

*分子也具有特征的分子能級。分子內(nèi)部的運動可分為價電子運動，分子中原子在平衡位置的振動和分子繞其中心的轉(zhuǎn)動。因此分子具有電子能級、振動能級和轉(zhuǎn)動能級。***分子吸收能量同樣具有量子化的特征，即分子只能吸收等于兩個能量之差的光子能量，產(chǎn)生三種能級躍遷。由于三種能級躍遷所需能量不同，所以需要不同波長的電磁輻射使他們躍遷，及在不同的光學(xué)區(qū)域產(chǎn)生吸收譜帶，便產(chǎn)生了相應(yīng)的三種光譜一電子光譜，振動光譜和轉(zhuǎn)動光譜。

ΔE電子＞＞ΔE振動＞＞ΔE轉(zhuǎn)動

根據(jù)量子力學(xué)理論，分子吸收的能量應(yīng)與能級差相對應(yīng)，也即被吸收的光子的頻率應(yīng)與分子躍遷的能級差相適應(yīng)：

ΔE=E2－E1=hυ或υ=(E2-E1)/h=ΔE/h

(9-2)式中E電子、E振動、E轉(zhuǎn)動分別表示電子運動狀態(tài)的能量、分子中原子間的相對振動及分子繞其質(zhì)量中心轉(zhuǎn)動的能量。電子能級差ΔE電子最大，一般為1～20eV，電子光譜在紫外-可見區(qū)；振動能級差ΔE振動次之，一般為0.05～1eV；純振動光譜在紅外區(qū)；轉(zhuǎn)動能級差最小，一般為0.05～10-4eV，純轉(zhuǎn)動光譜在遠(yuǎn)紅外區(qū)。****分子對紫外-可見光的吸收所產(chǎn)生的光譜是具有較寬波長范圍的吸收帶。在分子中每個電子在能級之間產(chǎn)生躍遷的同時伴隨有許多振動和轉(zhuǎn)動能吸的躍遷。所以，分子對紫外-可見光的吸所產(chǎn)生的光譜是具有較寬波長范圍的吸收帶，它是由許多波長非常接近的線狀光譜聚集而成，稱其為帶狀光譜。如圖9-1和圖9-2所示。圖9-1K2CrO4吸收曲線/nmA2002503003504004505000.600.10.20.30.40.5能量E230240

250

260270

nm圖9-2苯蒸氣的吸收光譜可見分子的能量由多方面因素決定的，其總能量由下式表示：

E總=E電子+E振動+E轉(zhuǎn)動(9-1)

在分子中，每一個電子能級都有多個可能的振動能級存在；而每一個振動能級又有許多可能的轉(zhuǎn)動能級存在。所以，一個分子所具有的能級數(shù)目遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于原子能級數(shù)目。因此，分子吸收光譜比原子光譜復(fù)雜得多。

紫外吸收光譜及可見吸收光譜，一般包含若干譜帶系，不同譜帶系相當(dāng)于不同的電子能級躍遷，一個譜帶系（即同一電子能級躍遷）含有若干譜帶，不同譜帶相當(dāng)于不同的振動能級躍遷，同一譜帶內(nèi)又包含若干光譜線，每一條相當(dāng)于轉(zhuǎn)動能級的躍遷。它們的間隔約為0.25nm。一般的分光光度計，由于分辨率的限制觀察到的為合并成較寬的帶，所以分子光譜是一種帶狀光譜。AB純電子躍遷V，=02341純振動躍遷純轉(zhuǎn)動躍遷V‘’=01圖9-3雙原子分子的能級躍遷示意圖二、紫外吸收光譜的產(chǎn)生極據(jù)分子軌道理論，有機化合物分子中有三種不同性質(zhì)的價電子：形成單鍵的σ電子；形成雙鍵的π電子雜原子O、N、S、鹵素X等具有的未成鍵的n電子。

在一般情況下，雜原子的弧對電子處于不穩(wěn)定的非成鍵的n軌道，σ和π電子處于穩(wěn)定的成鍵的σ和π軌道。在紫外光照射下，這三種躍遷都可能被激發(fā)躍遷到能量較高的反鍵軌道π*、σ*軌道。因此可能會產(chǎn)生：σ→σ*，σ→π*，π→π*

，π→σ*，

n→σ*，n→π*6種電子躍遷圖9-4分子電子躍遷能級示意圖π*nσ*，σπ由圖可知，各種躍遷所需能量不同，大小順序如下：σ→σ*＞n→σ*＞π→π*＞n→π*

無論是有機物還是無機物，在吸收紫外和可見光時，都是最外層的價電子，或成鍵電子產(chǎn)生躍遷，基本吸收過程相同，但是由于化合物的結(jié)構(gòu)不同，電子躍遷的情況是不同的。由于σ→σ*、n→σ*躍遷需要的能量大，吸收峰波長最短。因此產(chǎn)生上述三種躍遷所吸收的光輻射波長位于遠(yuǎn)紫外區(qū)(＜220nm)。這是一切飽和有機化合物都可能產(chǎn)生的電子躍遷類型。它們在紫外、可見區(qū)無吸收帶出現(xiàn)。如丙烷的σ→σ*躍遷的λmax在135nm，只能在真空紫外分光光度計上觀測到。

n→π*

及π→π*躍遷需能量最小，吸收峰波長最長，像飽和酮、醛的n→π*躍遷在285nm附近。

n→π*和π→π*躍遷需要的能量小，相應(yīng)于200～700nm的紫外-可見吸收光譜，非常重要，它們是有機試劑發(fā)色的基礎(chǔ)。10200400600800遠(yuǎn)紫外光近紫外光可見光σ→σ*n→σ*n→π*π→π*n→π*配位場圖9-5躍遷形式和吸收波長的關(guān)系示意圖三、有機化合物的紫外光譜(一)電子躍遷的類型及吸收峰紫外-可見吸收光譜是由于分子中價電子的躍遷產(chǎn)生的。吸收峰的波長和強度與分子中價電子的類型及分子中的其它基團等因素有關(guān)?，F(xiàn)對其躍遷類型討論為下：1、σ→σ*躍遷（飽和烴）這種躍遷需要能量最大，吸收峰波長最短。對于飽和烴來說，分子中含只有σ電子，最不容易激發(fā)，要產(chǎn)生σ-σ*躍遷，需要提供足夠的能量。因此，所產(chǎn)生的吸收峰均處在近紫外區(qū)(＜200nm)，如甲烷的λmax＝125nm,乙烷λmax=135nm.由此可見，飽和烴在紫外一可見光區(qū)內(nèi)無吸收帶。因此，在紫外吸收光譜分析中常用其作為溶劑，比如，已烷、環(huán)已烷，庚烷等常常作為溶劑使用。2、n→σ*躍遷（雜原子取代的飽和烴）含有雜原子基因(如-OH、OR、-SH、-NH2、-X等)的飽和有機化合物除了σ→σ*躍遷外，還要產(chǎn)生n→σ*躍遷，這種躍所需能量較之σ→σ*躍遷小，所以吸收波長較長，一般在200nm附近，所以像水、醇、醚，可作為紫外吸收的溶劑。

n→σ*躍遷與雜原子的電負(fù)性有關(guān)。例如鹵代甲烷，由CI→I，電負(fù)性減弱，n→σ*躍遷所需能量減小，λmax依次變長，

CH3ClCH3BrCH3Iλmax173nm200nm258nm

在n→σ*躍遷中，吸收峰多為弱吸收峰(ε為100～300)，少數(shù)為中強吸收。3、n→π*及π→π*

躍遷

π→π*躍遷一般發(fā)生在含有-C＝C-和-C≡C-等基團的不飽和有機化合物中。而n→π*躍遷則發(fā)生在含有雜原子的雙鍵(為-C＝0、-N＝0、-N＝N、＝C＝S等)的不飽和有機化合物中。前者分子中含有π電子，后者既含有π電子又含有未成鍵的n電子。這兩類躍遷所需能量較σ→σ*和n→σ*躍遷都小，所以相應(yīng)的波長要長一些。

例如丙酮發(fā)生π→π*躍遷時λmax為189nm,n→π*躍遷時λmax為279nm。(二)發(fā)色基團、助色基團和吸收帶1、發(fā)色基團和助色基團發(fā)色團：在紫外吸收光譜中，凡是能導(dǎo)致化合物在紫外及可見光區(qū)產(chǎn)生吸收的基團，不論是否顯出顏色都稱為發(fā)色基。例如，分子中含有π鍵的C＝C、C≡C、苯環(huán)以及C＝O、-N＝N-、S＝O等不飽和基團都是發(fā)色基團。如果化合物中有幾個發(fā)色基團互相共軛，則各個發(fā)色基團所產(chǎn)生的吸收消失，而代之出現(xiàn)新的共軛吸收帶，其波長將比單個發(fā)色基團的吸收波長長，吸收強度也將顯著增強。

助色基團：助色基團是指那些本身不會使化合物分子產(chǎn)生顏色或者在紫外-可見光區(qū)不產(chǎn)生吸收的一些基因，但這些基團是由含有弧對電子的元素所組成，例如-NH2、-NR2、-OH、-OR、-Cl等。這些基團借助n-π*共軛使發(fā)色基團增加共軛程度，從而使電子躍遷的能量下降。各種助色基團的助色效應(yīng)，以O(shè)-為最大，F(xiàn)為最小。助色基團的助色效應(yīng)強弱大致如下列順序:F＜CH3＜Cl＜Br＜OH＜SH＜OCH3＜NH2＜NHR＜NR2＜O-2、紅移、藍移、增色效應(yīng)和減色效應(yīng)由于有機化合物分子中引入了助色基團或其它發(fā)色基團而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)的改變，或者由于溶劑的影響使其紫外吸收帶的最大吸收波長向長波方向移動的現(xiàn)象稱為紅移。與此相反，如果吸收帶的最大吸收波長向短波方向移動，則稱為藍移。與吸收帶波長紅移及藍移相似，由于化合物分子結(jié)構(gòu)中引入取代基或受溶劑的影響，使吸收帶的強度即（摩爾）吸光系數(shù)增大或減小的現(xiàn)象稱為增色效應(yīng)或減色效應(yīng)。3、吸收帶在四種電子躍遷類型中σ→σ*躍遷和n→σ*躍遷所產(chǎn)生的吸收帶波長處于真空紫外區(qū)。π→π*躍遷和n→π*躍遷所產(chǎn)生的吸收帶除某些孤立雙鍵化合物外，一般都處于近紫外區(qū)，它們是紫外吸收光譜所研究的主要吸收帶。由π→π*躍遷和n→π*躍遷所產(chǎn)生的吸收帶可分為下述四種類型。(1)R吸收帶

R（Radical）吸收帶是含有氧、氮、硫等雜原子的發(fā)色基團，如羰基、硝基中未成鍵電子由n軌道向反鍵π軌道躍遷時所產(chǎn)生的。R吸收帶的吸收波長比較長，但吸收強度很弱。由于R吸收帶的強度很弱，有時會被其它較強的吸收帶所掩蓋

例如乙醛分子中羰基n→π*躍遷所產(chǎn)生的R吸收帶的波長為290nm，摩爾吸光系數(shù)為1.7×104L·mol-1·cm-1。(2)K吸收帶

K（Conjugate）吸收帶是含共軛雙鍵分子。K吸收帶的特點是波長大于200nm，吸收強度很強，摩爾吸光系數(shù)大于105

L·mol-1·cm-1。芳環(huán)上若有發(fā)色取代基團如苯乙烯、苯甲酸等也會出現(xiàn)K吸收帶。如丁二烯、丙烯醛發(fā)生π→π*躍遷所產(chǎn)生的吸收帶。(3)B吸收帶

B（Benzene）吸收帶是閉合環(huán)狀共軛雙鍵π→π*躍遷所產(chǎn)生的，它是芳環(huán)化合物的主要特征吸收帶。B吸收帶波長較長，但吸收強度比較弱。例如苯的B吸收帶波長為256nm，摩爾吸光系數(shù)為2.15×102L·mol-1·cm-1。在非極性溶液劑中或呈氣體狀態(tài)時，B吸收帶會呈現(xiàn)精細(xì)結(jié)構(gòu)，但某些芳族化合物的B吸收帶往往沒有精細(xì)結(jié)構(gòu)。使用極性溶劑會使精細(xì)結(jié)構(gòu)消失。如果芳族化合物的紫外吸收光譜中同時出現(xiàn)K帶、B帶和R帶，則R帶波長最長，B帶次之，K帶最短，但吸收強度的順序正好相反。(4)E吸收帶

E吸收帶也是芳環(huán)化合物的特征吸收帶，它起源于苯環(huán)中三個烯雙鍵的π→π*躍遷。E吸收帶又可分為E1帶和E2帶，E1帶波長低于200nm，E2帶波長略高于200nm，但吸收強度則是E1帶比E2帶更強，它們的摩爾吸光系數(shù)分別在104～103

L·mol-1·cm-1范圍。如圖9-6所示。當(dāng)苯環(huán)與助色基團相連時，E吸收帶發(fā)生紅移，但一般不超過210nm。圖9-6溶劑為異辛烷的苯的紫外吸收光譜180200220

240280

nmAE1E2B如異丙叉丙酮

CH3OCH3－C＝CH-CCH3

躍遷形式n→π*π→π*非極性溶劑正已烷中329nm230nm極性溶劑甲醇中309nm237nm=紫移紅移4、溶劑效應(yīng)有些溶劑，尤其是極性溶劑的加入對溶質(zhì)吸收光譜產(chǎn)生影響，引起吸收帶形狀、λmax及強度發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為溶劑效應(yīng).。在紫外吸收光譜分析中常用水、乙醇、已烷、庚烷、環(huán)已烷、異辛烷等做溶劑。又例如，苯在非極性溶劑庚烷溶液中，在230～270nm波段范圍內(nèi)有一系列中等強度的吸收峰并有精細(xì)結(jié)構(gòu)(如圖9-4所示)；但在極性溶劑乙醇中，其精細(xì)結(jié)構(gòu)完全吸收，呈現(xiàn)一寬峰。因此，在繪制紫外一可見吸收光譜時須注明所用何種溶劑。230240250260270Amax圖9-7苯在極性和非極性溶劑中的吸收光譜

表9-1一些常見生色團的吸收特性生色團化合物溶劑λmax／nmεmax躍遷類型

C＝CC6H1３CH＝CH2

正庚烷1771.26×104

π→π*-C≡C-

C5H11C＝CCH3

正庚烷1781.0×104

π→π*HC＝O

CH3－CHO氣體1602.0×104π→π*

氣體1801.0×104n→π*

正已烷2901.7×104n→π*＞C＝O

OCH3－CO-CH3

氣體1661.6×104π→π*

正已烷1899.0×14

π→π*正已烷2791.5×10n→π-COOHCH3COOH已烷2083.2×10n→π*-CNH2CH3CONH2

正已烷1789.5×103C＝SCH3－CS-CH3

水2206.3×101n→π*

水400-n→π*-N＝N-CH3-N＝N-CH3

乙醇3384.0n→π*-N＝OC4H9NO

乙醇3001.0×102-6652.0×10n→π*-NO2CH3NO2

甲醇2015.0×1032741.7×101

n→π*(三)共軛體系及吸收峰在不飽和有機化合物分子中含有兩個或兩個以上生色團時，可能處于“共軛的”和“非共軛的”兩種情況。*在非共軛的情況下，各個生色團獨自吸收，有機化合物的吸收帶由各個生色團的吸收帶疊加組成。若生色團相同，其ε增大。例如，1-已烯〔CH2＝CH-CH2-CH2-CH2-CH3〕

吸收峰177nm,ε=1.18×1041,5-已二烯〔CH2＝CH-CH2-CH2-CH=CH2）

吸收峰178nmε＝2.6×104

*在共軛情況下，由于大π鍵的形成，使成鍵軌道π與反鍵軌道π*間的能級差降低，使π電子易被激發(fā)，所以吸收峰長產(chǎn)生紅移，ε增大。這種由π→π*躍遷產(chǎn)生的吸收帶稱為K吸收帶。乙烯CH2＝CH2

吸收峰(λmax＝175nm，ε＝1.553×104)丁二烯CH2＝CH-CH＝CH２

吸收峰(λmax＝217nm，ε＝2.1×104)

該吸收帶的波長及強度與共軛體系中的雙鍵數(shù)目、位置及取代基的種類密切相關(guān)。一般情況下，化合物中共軛雙鍵數(shù)目越多，紅移越容易，甚至產(chǎn)生顏色。由此可以判斷共軛體系的存在狀況。***共軛分子除共軛二烯(鏈狀二烯、環(huán)狀二烯)外，還有諸如α、β不飽和酸、α、β不飽和醛、酮、芳香族化合物。芳香族化合物的吸收特征是其具有π→π*躍遷特性3組譜帶。例如苯在184nm出現(xiàn)一強吸收峰(E1譜帶，εmax＝6.0×104)；在200nm出現(xiàn)一稍弱吸收峰E2譜帶，(εmax＝8.0×103)；在256nm有一很弱的吸收峰(B譜帶，εmax＝2.0×102)。如圖9-6所示。苯的這3個特征吸收帶極易受苯環(huán)上取代基種類的影響，產(chǎn)生紫移或紅移。借用此性質(zhì)以鑒別各種取代基。在實際應(yīng)用中，常用處于紫外光譜區(qū)的E2和B譜帶鑒別各種取代基。一些苯衍生物的吸收譜帶見表9-2。圖9-6溶劑為異辛烷的苯的紫外吸收光譜180200220

240280

nmAE1E2B

表9-2一些苯衍生物的特征吸收譜帶化合物E2譜帶B譜帶

λmaxεmaxλmaxεmax溶劑苯(C6H6)2047.9×1032562.0×102正已烷甲苯(C6H5CH3)2077.0×1032613.0×102

環(huán)已烷氯苯(C6H5Cl)2107.6×1032652.4×102

乙醇苯胺(C6H5NH2)2308.6×1032801.4×103

水(酸性)硫酚(C6H5SH)2361.0×1042697.0×102萘(C16H8)2869.3×1033122.89×102

異辛烷苯乙烯(C6H5CH＝CH2)2441.2×1042824.5×102

已烷1、電荷轉(zhuǎn)移吸收光譜電荷轉(zhuǎn)移吸收光譜是指一些化合物在接收光能輻射時，會產(chǎn)生在同一體系中一個電子從電子給予體轉(zhuǎn)移到電子接受體而產(chǎn)生的吸收光譜，該光譜稱為荷移光譜。所謂電荷轉(zhuǎn)移，就是一個電子由給予體的軌道躍遷到授接受體的軌道上去，電荷轉(zhuǎn)移過程如下：例如：

Mm++Ln-+hυ--→M(m-1)++L(n+1)-給予體接受體

四.無機化合物的紫外-可見吸收光譜許多無機配合物能產(chǎn)生這種光譜。

Fe3+-SCN-+hυ--→Fe2+－SCN(λmax＞400nm)

Fe3+-Cl-+hυ--→Fe2+－Cl(λmax＞400nm)

-NR2+hυ＝NR2+

-C＝O+hυ＝C－O-

RR在后兩種電荷轉(zhuǎn)移過程中，前者是電子從取代基-NR2上轉(zhuǎn)移到苯環(huán)上，后者則是由苯環(huán)轉(zhuǎn)移到羰基氧原子上。

+

*絡(luò)合物(絡(luò)離子)對紫外-可見光的吸收的一種重要形式是電荷轉(zhuǎn)移，中心離子為電子給予體，而配體離子為接受體。電荷轉(zhuǎn)移尤如電子得失，也即分子內(nèi)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，中心離子為氧化劑，配位體為還原劑。因此，當(dāng)配位體是很強的電子給予體(本身被氧化)或中心離子是很強的電子接受體(本身被還原)時，電荷轉(zhuǎn)移躍遷的幾率就越大，電荷轉(zhuǎn)移所需能量就越低，吸收波長產(chǎn)生紅移。

電荷轉(zhuǎn)移吸收光譜具有強的吸收（摩爾吸光系數(shù)大）(εmax＞104)的優(yōu)點，因此用于定量分析時靈敏度高。2、配位場躍遷配位場躍遷包括d-d躍遷和f-f躍遷。元素周期表中的第四、五周期的過渡金屬元素分別含有3d和4d軌道，鑭系和錒系元素分別含有4f和5f軌道。在配體的存在下，過渡元素五個能量相等的d軌道及鑭系和錒系元素七個能量相等的f軌道分別分裂成幾組能量不等的d軌道及f軌道。當(dāng)它們的離子吸收光能后，低能態(tài)的d電子或f電子可以分別躍遷至高能態(tài)的d電子或f電子軌道。這兩類躍遷分別稱為d-d躍遷和f-f躍遷。由于此兩類躍遷必須在配位場的作用下才有可能產(chǎn)生，因此又稱為配位場躍遷。圖9-8在八面體場中d軌道的分裂示意圖

與電荷轉(zhuǎn)移躍遷相比較，由于選擇規(guī)則的限制配位場躍遷吸收譜帶的吸光系數(shù)小，一般εMax〈102。這類光譜一般在可見光區(qū)。相對來說，配位場躍遷吸收譜較少用于定量分析中，但它可用于研究配合物的結(jié)構(gòu)及無機配合物鍵合理論方面?！?.2光的吸收定律一、Lambert-Beer定律吸收光譜學(xué)認(rèn)為，當(dāng)一束平行光單色照射到任一均勻、非散射的介質(zhì)(液體、氣體或固體)時，輻射能的減小正比于光束的強度和光所通過吸收介質(zhì)的長度(即Lambert定律)，還正比于光的強度和光所通過的吸收介質(zhì)組分的數(shù)目(Beer定律)。其數(shù)學(xué)公式稱為Beer－Lambert定律，或簡稱Beer定律。

圖9-9光的吸收過程示意圖ItdxI0xl單位質(zhì)點俘獲光點面積為a在距離dx內(nèi)共有質(zhì)點數(shù)為dn在距離dx內(nèi)俘獲光點總面積為

ds=dnas為光束通過溶液的截面積則：如圖9-9所示，一束強度為I0的單色輻射入射到含有吸收分子濃度為C的溶液的吸收池內(nèi)，吸收池的光程長度為l。設(shè)吸收后光的強度減小到I，根據(jù)Beer定律，在相鄰層dx中強度的減小正比于強度I和該層中吸收分子的數(shù)目C·dx－dI＝KIcdx

(9-3)

式中K是比例常數(shù)。因為輻射的吸收產(chǎn)生自基態(tài)的分子躍遷，嚴(yán)格地說C是基態(tài)分子的濃度。然而，在室溫下，幾乎所有的分析都處在電子基態(tài)，因此C實際上等于待測成分總濃度。當(dāng)X＝0，I＝I0的極限條件中，上式的解為It＝I0e－KCl(9-4)通過整個吸收池后光強度減小到It，因此，吸收介質(zhì)的透光率T為A＝-LogT＝klc(9-6)(9-5)*A稱為吸光度(Absorbance)，這個關(guān)系式是定量分析的最基本依據(jù)。A＝-LogT＝klc(9-6)

通常摩爾吸收系數(shù)為104～105代表強度吸收帶。而來源于禁戒躍遷的更弱吸收帶摩爾吸光系數(shù)數(shù)量級為100－1000cm-1·mol-1·L*當(dāng)溶液濃度是摩爾濃度時，吸光系數(shù)稱為摩爾吸光系數(shù)，用ε表示，其單位為cm-1·mol-1·L。*100×T稱為百分透光率。*比例常數(shù)k稱為吸光系數(shù)(absorptivity)。與兩個能級之間的躍遷幾率有關(guān)，并且也表征了吸收帶的強弱，早期稱其為吸收系數(shù)。*吸光系數(shù)值對每個不同的吸光質(zhì)點隨波長而改變，因此Beer－Lambert定律僅對單色輻射是有效的，并且分別適用于溶液的每個組分。*吸光度值具有加合性。對于多組分吸收體系，假定各級分之間相互不作用，此時測定時，在一定濃度下，體系的總吸光度是各組分吸光度之和，即：

A總＝ε1lc1+ε2lc2+ε3lc3+…+εnlcn

(9-9)**當(dāng)溶液濃度用百分濃度C（%）來表示。K是百分吸光系數(shù)，用表示與ε的關(guān)系為：式中M為吸收組分的摩爾質(zhì)量當(dāng)波長和吸收池長度一定時，以透光率T(%)和吸光度A對濃度C作圖，見圖9-7。圖9-10透光率與濃度關(guān)系示意圖cA0.20.60.80.41.06002040801001.0T%二、偏離Lambert—Beer定律的因素

比耳定律成立的假設(shè)條件是：(1)入射光為單色光(2)吸收體系中各組分物質(zhì)之間相互不發(fā)生作用；(3)被測組分濃度不能過大(＜0.01mol·L-1)，且吸收介質(zhì)為一均勻體系。

但在實際測定中，往往由于諸因素的影響，產(chǎn)生偏離吸收定律的現(xiàn)象。與儀器有關(guān)的因素：光譜通帶的影響與測量樣品溶液有關(guān)的因素*溶液組分之間發(fā)生相互作用*高濃度時，電荷分布產(chǎn)生相互影響*溶劑的影響*散射光的影響(一)吸收定律本身性質(zhì)的限制

*只有在稀溶液(低含量)時才能成立。在高濃度(通常＞0.01mol·L-1)時吸收質(zhì)點之間的平均距離縮小到一定程度，鄰近質(zhì)點彼此的電荷分布相互受到影響，改變了它們對特定輻射的吸收能力，影響程度取決于濃度。

另外，ε是真實摩爾吸光系數(shù)ε真和溶液折射率n的函數(shù)，即由于n隨濃度的改變而改變，所以ε也隨濃度而改變。(C≤0.01mol·L-1時，n基本不變)，使之在高濃度測定時，吸收定律發(fā)生偏離。(三)化學(xué)因素的影響儀器分析大都涉及到一個化學(xué)反應(yīng)問題。當(dāng)然也涉及到化學(xué)平衡，如二聚平衡，酸-堿平衡，絡(luò)合平衡等反應(yīng)中平衡的任何移動都會影響吸光度發(fā)生波動，導(dǎo)致對Beer-Lambert定律的偏離。如：

Cr2O7２－+H2O=2HCrO4-=2H++

2CrO4

2-

(二)散射光在理想狀況下，吸收介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)必須是均勻的，但是在實際工作中，由于種種原因，會使試樣溶液不澄清，發(fā)生混濁，產(chǎn)生了散射光，產(chǎn)生假吸收，降低透射光的份額，使測定吸光度值偏高，而偏離吸收定律。如試樣本身為一生物組織液，或加了保護膠之類的物質(zhì)，也或者使用了已生長了微生物的離子交換水，或含有雜質(zhì)、微小顆粒等，

再如用水楊酸測定Fe3+，由于pH值的不同，形成具有不同的配位數(shù)，不同顏色的絡(luò)合物。

pH＜4Fe(C7H4O2)+

紫紅色

4＜pH＜9Fe(C7H4O2)2-

棕橙色

9＜pHFe(C7H4O2)3-

黃色因此在化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)條件是至關(guān)重要的，任何一個條件變化都會引起平衡的移動，其結(jié)果將使吸光度變化，與真正予期的吸光值發(fā)生偏差。又如溶劑效應(yīng)(影響發(fā)色團吸收峰的強度和波長位置)，試劑和溶劑中的雜質(zhì)，干擾物質(zhì)都會對Beer-Lambert定律的偏離產(chǎn)生一定的影響。(二)譜帶寬度的影響假設(shè)入射單色光純度不夠，是由波長1和2，光強分別為的I01和I02。當(dāng)被物質(zhì)的溶液吸收后，光強變?yōu)镮1和I2，則真實吸光度應(yīng)為：

儀器測出來的吸光度為：如果要讓A真實=A測定則：要滿足什么條件？譜帶寬度的影響在推導(dǎo)BeerLambert定律時，假定單色光用于吸收測量。然而，實際上，單色器從光源的連續(xù)輻射中只能分離出一定寬度S的譜帶，它包括一個小的波長范圍。通過空白溶液照射到檢測器的強度為(9-10)

式中I0λ是一定波長入射光的強度，在譜帶寬度所包括的小范圍，I0λ實際上不依賴于波長。而所測得的吸光度值是：

當(dāng)吸收槽含有吸收物質(zhì)時，照射到檢測器的強度為

如果在譜帶寬度范圍的吸光系數(shù)并不變化，能從積分中除去指數(shù)項，所測得的吸光度將等于Beer-Lambert定律所預(yù)示的值。

如果在考慮譜帶寬度范圍內(nèi)kλ是變化的，則所測得的吸光值小于各波長下(譜帶寬度范圍)吸光的平均值A(chǔ)平(A平是符合比爾定律的)。因此所得吸光度偏離離比爾定律。nmA圖9-11在不同苯的譜帶寬度(S)下苯的吸光譜及工作曲線

(溶劑為環(huán)已烷)a)苯的吸收光譜；(b)苯的工作曲線s=10nms=4.0nmS=1.6nmS=1.6nms=4.0nms=10nmC/molL-1C/molL-1C/molL-1(a)(b)AAAAAA

紫外分光光度計的譜帶寬度一般約1nm，分子吸收帶一般是平滑的，并且比1nm寬得多，因此譜帶寬度的影響在大多數(shù)情況下是可以忽略的。特別是在吸收帶的峰值測量時。*如果吸收帶是尖銳的，或者在吸收帶的陡峭的斜坡上進行測量，其吸光系數(shù)在譜帶寬度范圍內(nèi)可能完全不同，觀察到的是Beer-Lambert定律的表觀偏差。濃度愈高，兩波長間吸光度差別愈大，所測得的吸光度愈小于平均吸光值，即愈偏離Beer-Lambert定律。

狹縫愈窄，譜帶寬度愈小，分析工作曲線斜率愈大，且遵守BeerLambert定律。同時所記錄的吸收曲線愈符合實際的吸收帶。隨著狹縫變寬，譜帶愈寬，分析工作曲線斜率愈小，且愈早的偏離Beert-Lambert定律。所記錄的吸收曲線愈偏離真正的吸收帶，即振動不能被分辨開。三.分析條件的選擇（一）測量條件A＝-IgT＝klcA＝-IgT＝klc要使測定結(jié)果的相對誤差（）最小，對T求導(dǎo)數(shù)應(yīng)有一最小值，即：即當(dāng)吸光度A=0.434時，測量誤差最小。255075T%

0.6020.3010.1250A0.4342468100圖9-13相對誤差和透光率的關(guān)系曲線(二)反應(yīng)條件的選擇無機分析中：顯色劑的用量溶液酸度的影響時間溫度放置時間(三)參比溶液的選擇(四)干擾及其消除辦法§9.3

紫外-可見分光光度計按記錄方式分：手錄式分光光度計自動掃描記錄式分光光度計按通過試樣及參比溶液的光束多少可分為：單光束分光光度計雙光束分光光度計按所提供的波長數(shù)分為：單波長分光光度計雙波長分光光度計圖9-14分光光度計結(jié)構(gòu)示意圖光源單色器吸收池光電管讀數(shù)裝置

光源提供的連續(xù)輻射，經(jīng)單色器色散后獲得有限波長范圍的輻射，經(jīng)過吸收池中待測物質(zhì)溶液吸收后到達檢測器，將光信號轉(zhuǎn)換成電信號(電壓或電流，在讀數(shù)裝置上顯示出測量值)。先進的儀器配有記錄儀或微處理機進行控制和測量。一、紫外-可見分光光度計的主要部件1、光源在光度分析中所用的光源在所需的光譜范圍內(nèi)能連續(xù)輻射出足夠穩(wěn)定和強度的輻射線，其輻射強度隨波長的變化波動不大，而且使用壽命要長。在紫外可見分光光度分析中所用光源有:

熱光源(鎢燈、鹵鎢燈)、氣體放電燈(氫弧燈、氘燈、氙燈、汞燈)、激光光源鎢燈適用波長范圍為氫弧燈適用波長范圍為

320～2500nm。165～350nm。2、單色器

在紫外可見分光光度分析法中，吸收為方型池，置于單色器與檢測器之間的光路中。在可見光區(qū)使用玻璃吸收池在紫外光區(qū)則使用石英吸收池一般石英比色器光程為1cm，玻璃比色器光程有1cm、2cm、3cm等。3、吸收池（2）光電管:

是紫外-可見分光光度計上廣泛使用的元件。常用的光電管因光譜響應(yīng)范圍不同又被分為：紫敏光電管(又叫藍敏光電管，波段范圍210～625nm)。

紅敏光電管(波段范圍625～1000nm)。與光電池相比，光電管具有高靈敏度，寬的光譜響應(yīng)范圍，不易疲勞等優(yōu)點。

4、檢測器（1）硒光電池：在簡易的可見分光光度計中檢測器為光敏感范圍在300～800nm的硒光電池，像72型分光光度計，7230型分光光度計使用PD硅光電池作為檢測元件。

（3）光電倍增管：比普通光電管更靈敏，若使用較小的光譜通帶，便可獲得被測物質(zhì)的光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)。(一)單光束分光光度計單光束分光光度計光路示意圖如圖9-10所示。一束單色光通過吸收池，進入檢測器，儀器輸出信號為吸光度值(或透光率)。此類儀器結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便，維修方便，適用于常規(guī)定量分析。缺點是測量結(jié)果易受電網(wǎng)電壓波動的影響。國產(chǎn)72型、721型、7230型、751型、751G型、752型UV-1100等均為單光束儀器。二、紫外可見分光光度計的類型圖9-15721型分光光度計光路示意圖1-光源燈；2-聚光透鏡；3-反射鏡；4-狹縫；5-保護玻璃；6-準(zhǔn)直鏡；7-色散棱鏡；8-聚光透鏡；9-比色皿；10-光閘板；11-保護玻璃；12-光電管621211109874531圖9-167230型分光光度計光路示意圖W-鎢燈；M1-球面反射鏡；F-濾色鏡片；S1入射狹縫；S2-出射狹縫；M2-反射鏡；M３，M４-準(zhǔn)直鏡；G-衍射光柵；T-透鏡；PD-硅光電池

記錄儀WM1FS1M2M3M4S2TPD圖9-17751G分光光度計光學(xué)系統(tǒng)立體圖1.氫燈；2.凹面反射鏡；3.鎢燈；4.平面反光鏡；5.石英透鏡；6.石英窗；7.準(zhǔn)直鏡；8.石英棱鏡9.彎曲狹縫；10.濾光片架；11.比色皿；12.比色皿推拉桿；13.暗電流閘；14.紫敏光電管15.紅敏光電管；16.光電管滑動架；17.到放大器812349101112141516765131617圖9-18雙光束分光光度計方框示意圖PD單色器參比電路光源R參比吸收池調(diào)制器檢測器M1M2M3M4AS樣品吸收池B參比電路讀數(shù)器樣品電路Sw(二).雙光束分光光度計其光路圖如圖9-13所示。圖中半透半反射鏡M1將經(jīng)過單色器的單色光分成兩束強度相等的光，一束通過參比池R，另一束通過樣品池S，經(jīng)過M2、M3反射后，二者交替地通過M4照射到同一檢測器上，經(jīng)過同步開關(guān)Sw的作用，將檢測器輸入信號接向參比電路或樣品電路，最后在讀數(shù)器上讀出的是兩個電路輸出結(jié)果的比較值，即AR/AS。

*可以消除由于電網(wǎng)電壓波動帶來的測量結(jié)果的誤差，同時可實現(xiàn)自動掃描吸收光譜。這類儀器譜帶寬度窄，波長可以連續(xù)自動掃描，吸收光譜可將分子的振動結(jié)構(gòu)很清晰地表示出來，這對于有機化合物的定性分析十分有利。此種類型雙光束分光光度計有國產(chǎn)730型，UV-1220、UV-1221型，美國Larmbda17型，英國Unican型。

圖9-19Lambda17型紫外-可見分光光度計光路示意圖HL-鎢-鹵素?zé)?；DL-氘燈；M2M4M10-平面反射鏡；G1-前置單色器；G2-主單色器；FW-濾光器輪盤；FL-聚光透鏡；SA-狹縫控制；BM-光屏蔽器；M3-準(zhǔn)直鏡；M6，M7，M8，M9,M10；

-球面反射鏡；C-光學(xué)斬波器；R，S-參比池和樣品池；PM-光電倍增管來自單色器SRM7M10M9PMM6M8C優(yōu)點：能直接分折未經(jīng)化學(xué)分離的混合組分，同時不需要參比溶液，只用一個待測溶液即可完成測定，并完全可以扣除背景或共存組分的干擾，提高分析測定的靈敏度和準(zhǔn)確度，擴大了分光光度計的應(yīng)用范圍。例如進行化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)研究。雙波長分光光度計商品儀器并不多，國產(chǎn)儀器有WFZ-800S，日本島津UV-300型，日立UV556型，UnicanUV550、SP8200等。(三)雙波長分光光度計單波長儀器一般采用一個單色器，而雙波長儀器使用了兩個單色器，使來自光源的光束被兩個單色器分離出波長分別為λ1和λ2的單色光，在相同的時間內(nèi)交替地照射在同一試樣溶液上，再經(jīng)過光電倍增管和電子控制系統(tǒng)，最后在顯示器上得到的是在波長λ1和λ2下吸光度的差值ΔA(＝Aλ1－Aλ2)。ΔΑ與待測物濃度成正比。圖9-20雙波長分光光度計示意(方框)圖

PD單色器1比較放大電路參比電路光源吸收池調(diào)制器檢測器M1M2A單色器2λ1λ2紫外-可見分光光度法不僅可以用來進行物質(zhì)的定量測定，定性分析及結(jié)構(gòu)分析，還可以測量一些諸如摩爾比、分子量、穩(wěn)定常數(shù)、離解常數(shù)等物理化學(xué)參數(shù)?！?.4紫外-可見分光光度法的應(yīng)用一、定量分析(一)單組分測定對于簡單樣品單組分測定一般采用簡單的經(jīng)典方式。標(biāo)準(zhǔn)對照法標(biāo)準(zhǔn)曲線法吸收系數(shù)比較法標(biāo)準(zhǔn)加入法（可克服復(fù)雜樣品的基體效應(yīng)分為單加入和多加入兩種)

最小二乘法（可消除用單一濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液測定吸收系數(shù)時實驗條件影響所引起的偶然誤差。差示分光光度法（可提高測定的高濃度或低濃度的準(zhǔn)確度)1、標(biāo)準(zhǔn)曲線法

該方法是實際工作中常使用的方法。具體做法是：配制一系列濃度不同的標(biāo)準(zhǔn)溶液，以空白試劑為參比，在相同測量條件下測定其吸光度，以吸光度A對濃度C作圖并繪制工作曲線。在相同條件下測量未知試樣的吸光度AX，在工作曲線上查找AX所對應(yīng)的濃度即為未知液的濃度。根據(jù)測定的標(biāo)準(zhǔn)系列的數(shù)值建立線性回歸方程，并求出相關(guān)系數(shù)P(或R2)。若P在0.999X以上時，認(rèn)為所建立的方法是符合比爾定律的。2、標(biāo)準(zhǔn)加入法(1)單標(biāo)準(zhǔn)加入法在兩份相同量或體積的未知試樣的一份中加入一標(biāo)準(zhǔn)溶液，在相同條件下測量其吸光度AX和AX+S，根據(jù)下式計算未知液濃度CX。

AX＝KCxAX+S＝K(CX+CS)(2)多次加入法在5～7份相同量或體積的未知試樣溶液中加入4～6份濃度不同的標(biāo)準(zhǔn)溶液，組成一個新的標(biāo)準(zhǔn)系列，在相同測量條件下測定其吸光度值，以吸光度對Cs作圖，繪制工作曲線。該工作曲線是一條不過原點的曲線，與濃度軸的交點即為CX。

*用標(biāo)準(zhǔn)加入法，既可消除復(fù)雜基體對測定結(jié)果準(zhǔn)確度的影響，又可用回收率的高低，來驗證某一分析方法的可靠性。3、差示分光光度法在分光光度測定方法中，樣品的濃度過大過小，其吸光度值在0.2～0.8范圍之外，都會給測量結(jié)果帶來較大的誤差。為了克服上述不足，在實際工作中改用與試樣濃度差別不大的標(biāo)準(zhǔn)溶液代替空白溶液作參比，調(diào)節(jié)儀器的100%透光率或0%透光率，測量待測物質(zhì)的方法即為差示分光光度法。它分為三類：(1)高濃度差示法這種方法是用一個比待測組分濃度稍低一點的標(biāo)準(zhǔn)溶液(CS)為參比，調(diào)節(jié)儀器透光率為100%，然后測量未知樣品溶液的吸光度。假定用普通法測量用作參比的標(biāo)準(zhǔn)溶液的透光率為10%，試液的透光度為7%，二者讀數(shù)差僅為3%。當(dāng)用差示法測量時，將參比液的透光率讀數(shù)調(diào)到100%，此時，試液的透光率將會增加到70%，二者相差30%，相當(dāng)于讀數(shù)標(biāo)尺放大了10倍。0102030405060708090100

0102030405060708090100

T%試樣溶液參比溶液圖9-21高濃度差示法標(biāo)尺擴展示意圖在差示法所測得的吸光度為Ar＝Ax-As，而

As＝εlcs

Ax＝εlcx

Ar＝εl(cx－cs)＝εlΔC(9-13)

上式中Cs為一固定值，所以Ar與Cx或ΔC或線性關(guān)系，工作曲線為一過原點(原點不為0，為Cs)的直線，且處在正常的讀數(shù)范圍之內(nèi)(見圖9-21)。以Ar-Cx(或ΔC)作圖，在工作曲線上根據(jù)Ar就可查出相應(yīng)的Cx(或ΔC)，Cx＝Cs+ΔC。根據(jù)吸收定律推導(dǎo)出其相對誤差為,式中CX＝CS+ΔC，CS是一個確定的較大值，ΔC或ΔCX很小，所以，測定結(jié)果非常準(zhǔn)確，誤差很小。(2)低濃度差示法這種方法是用一個較待測組分濃度稍高一點的標(biāo)準(zhǔn)溶液(CS)作參比，調(diào)節(jié)儀器透光率為0%，而用空白溶液調(diào)節(jié)透光率為100%，測定待測試液(CX)的透光率或吸光度的方法即為低濃度差示法。其原理示意圖見圖9-22。0102030405060708090100

Tx-Td0102030405060708090100T%試樣溶液TdTx參比溶液圖9-22低濃度差示法例如某一標(biāo)準(zhǔn)溶液(Cd)透光率Td為90%，待測液透光率TX為95%，二者透光率差5%。用前者代替光閘，調(diào)節(jié)儀器暗電流補償?shù)酵腹饴蔜為0%，用空白溶液作參比調(diào)T為100%，這時待測試樣溶液透光率(Tr)擴大到50%，二者透光率相差50%，也相當(dāng)于讀數(shù)標(biāo)尺擴大了10倍。由圖9-17推導(dǎo)出：（9-14)而待測組分的吸光度：

Ax＝－logTx＝－lcg(Tr-TdTr+Td)＝-lcg(10-Ar-Td10-Ar+Td)＝εlcx

(9-15)

可以看出，低濃度差示法的差示吸光度Ar與試樣濃度(Cx)不成線性關(guān)系，工作曲線為一過原點的曲線。(3)最佳精密度法此法是上述兩種方法的結(jié)合，是用兩個標(biāo)準(zhǔn)溶液作參比，用一個較待測試液稍濃的參比液(Cd)調(diào)節(jié)儀器透光率為0%，再用一個較待測試液稍稀的參比液(Cs)調(diào)節(jié)透光率為100%，然后測定未知液(Cx)的吸光度。其原理如下頁圖。圖9-23最佳精密度差示法工作原理示意圖0102030405060708090100

0102030405060708090100

T%參比溶液試樣溶液參比溶液Tx-TdTrTdTsTxTs-Td由圖(9-18)式可推導(dǎo)出差示法的透光率Tr如下：則(9-17)

由(9-17)式可知最佳精密度差示法的差示吸光度Ar與Cx不呈線性關(guān)系，工作曲線為彎曲的線。(二)、多組分混合物的測定如果混合物中含有兩種或兩種以上吸光物質(zhì)時，吸收峰相互干擾各異。簡單的情況是雙組分在各自最大吸收波長處相互不重迭，此時，可在各自最大吸收波長處測定吸光度。在實際測定工作中，共存組分往往會干擾待測成分的測定。干擾情況如圖9-24所示。840880920960

波長，nm0.60.10.20.30.40.5ANdCl3DyCl3866nm915nm(1)NdCl3和DyCl3的吸收曲線；圖9-19（1）100200400600

波長，nm1.00.00.20.40.60.8ATa-H2O2Nb-H2O2260nm380nm(2)Nb-H2O2和Ta-H2O2的吸收曲線圖9-19（1）400500600700

波長，nm1.00.00.20.40.60.8A偶氮胂IIICe-偶氮胂III605nm655nm(3)偶氮胂-Ⅲ和Ce-偶氮胂一Ⅲ絡(luò)合物的吸收曲線圖9-19（1）圖9-24雙組分的吸收光譜相互重迭的情況(4)Fe2+-鄰菲羅啉和Fe3+-鄰菲羅啉絡(luò)合物吸收曲線350450550

波長，nm1.00.00.20.40.60.8AFe（II）-鄰菲羅啉

396nmFe（III）-鄰菲羅啉1、解線性方程組法根據(jù)吸光度的加和原則，在A、B雙組分的最大吸收波長λ1和λ2處測定混合物的吸光度及

，則得到：對于多組分的測定多用以下方法進行測定：

通過解上述方程組或根據(jù)克萊姆法則，通過行列式運算求得上述方程組的解CA及CB(當(dāng)光程固定時)，即：例如鋼材中Cr和Mn，鐵礦中的Fe（II）和Fe（III）的分光光度測定法，就可用解上述聯(lián)立方程的方法進行測定。若將雙組分的復(fù)雜計算式輸入電腦，編一個簡單程序，測定更方便簡捷。2、等吸收點法(雙法長法)

如果是雙組分混合物，其中B組分干擾A組分的測定，此時可選擇兩個適當(dāng)?shù)牟ㄩLλ1和λ2(在該波長下B具有相同的吸光度)處進行測定。A組分在這兩個波長下吸光度值則不相等，且相差(ΔA)較大，ΔA與被測級分A的濃度成線性關(guān)系。如圖9-20所示。圖9-25阿斯匹林水相酸雙波最測定法示意圖A-水楊酸，B-阿斯匹林BAAnmλ1λ2

在水楊酸λmax或其附近選λ2(282nm)為其測量波長，λ1(216nm)為參比波長，根據(jù)吸光度的加和性，在λ1、λ2處混合物的吸光度A1分別為A2由于吸收池長度相同，在λ1和λ2時，B(阿斯匹林)的吸光度值相等，即所以，用(9-21)減去(9-20)時，得到:(9-22)（9-20)（9-21)

可見，當(dāng)λ1和λ2選擇合適之后待測組分吸光度值的大小取決于該組分濃度的大小，與干擾組分濃度無關(guān)。這樣，可利用雙波長法測定雙組分。若用雙波長分光光度計，測定雙組分就更加方便，靈敏度和準(zhǔn)確度也會進一步提高。例如在Fe3+和Fe2+體系中：1下2下所以3、導(dǎo)數(shù)分光光度法它是利用導(dǎo)數(shù)技術(shù)進行分光光度分析，解決混合組分測定時的相互干擾，同時更有效地消除渾濁液的散射影響、背景吸收，也可以提高光譜分辨率。根據(jù)吸收定律：對A-λ或T-λ進行一次微分得到dA/dλ，以dA/dλ-λ作圖得到一階導(dǎo)數(shù)曲線。同理，還可是獲得二階或多階導(dǎo)數(shù)曲線，見圖9-26。(9-23)圖9-26吸收光譜(a)及導(dǎo)數(shù)光譜(b～e)曲線比較圖

ab（一階）d（三階）e（四階）c（二階）導(dǎo)數(shù)光譜曲線可以通過雙波長分光光度法，電子模擬微分法、計算機的數(shù)字微分法等方法方便地獲得。一階導(dǎo)數(shù)方程為:(9-24)

式中A及ε是波長的函數(shù)。A的一階導(dǎo)數(shù)與濃度C成正比關(guān)系。靈敏度的大小決定于摩爾吸光系數(shù)ε對波長入的變化率dε/dλ。當(dāng)(dε/dλ)最大時，靈敏度最高。

由上二式可知，二階導(dǎo)數(shù)或多階導(dǎo)數(shù)值也與待測成分濃度C成正比關(guān)系。依次可進行待測成分的定量測定。同時也可以看出，隨著導(dǎo)數(shù)階次的增加，吸收峰的數(shù)目在增加，吸收峰的尖銳程度在增大，帶寬變窄，對準(zhǔn)確測量十分有利。當(dāng)對(9-22)式進行二階和多階求導(dǎo)后會得到：(9-25)(9-26)例如，當(dāng)混合物中兩個組分的吸收峰以極小的波長差重迭時，對它們進行二次求導(dǎo)后，二者吸收峰的寬度大大降低，二者吸收峰的半寬度大大降低，成為彼此分開的兩個吸收峰。見圖9-27。圖中1、2為兩個吸收峰完全重迭的雙組分，3為二者的迭加峰。4為對其透光率曲線，5為一次一階求導(dǎo)后所獲得的導(dǎo)數(shù)光譜曲線。這樣，經(jīng)過求導(dǎo)后即可將完全重迭的雙組分吸收峰變成極易辨認(rèn)及測量的光譜曲線。圖9-27吸收峰完全重迭的及一次求導(dǎo)后光譜曲線比較圖54321a00.20.40.62040601008000.20.4-0.2-0.4AT%bc用于定量分析的導(dǎo)數(shù)光譜法有以下幾種：(1)峰一谷法

它是常用的分析方法，是通過測量兩個相鄰值(極大或極小)之間的距離L作為測量信號一導(dǎo)數(shù)值。(2)正切法又叫基線法，它是先作兩相鄰峰的公切線，然后由兩峰的谷引一條平行于縱坐標(biāo)的直線交于公切線于A點，測量谷到A點的距離M即為導(dǎo)數(shù)值。(3)峰一零法測量峰和基線之間的垂直距離N即為導(dǎo)數(shù)值。此法用得不多。它只適用于信號對稱于坐標(biāo)的高階導(dǎo)數(shù)光譜求值法。圖9-28

導(dǎo)數(shù)光譜的測量法L-峰谷法，M一切線法，N-峰零法NLMA

隨著電學(xué)微分方法和模擬微分電路等多項微分技術(shù)的不斷提高，以及計算機技術(shù)的廣泛應(yīng)用，導(dǎo)數(shù)分光光度法更趨完善，使其更具有高分辨率、高靈敏度、低噪音等優(yōu)點，應(yīng)用范圍不斷拓寬。如干擾存在下痕量成分的測定，生化樣品、藥物分析以及環(huán)境監(jiān)測等十分方便。對于混合物中多組分的測定還有系數(shù)倍率法，多波長作圖法，Y參比法及比值導(dǎo)數(shù)分光光度法等方法，在此不一一敘述。二、定性分析定性分析主要是用于有機物定性鑒別和結(jié)構(gòu)分析。利用紫外吸收光譜鑒定有機化合物主要依據(jù)是化合物的吸收光譜特征:

吸收曲線的形狀吸收峰數(shù)目吸收峰波長摩爾吸光系數(shù)*紫外光譜對于差別有機化合物中發(fā)色基團和助色基團的種類、位置及其數(shù)目以及區(qū)別飽和與不飽和化合物、測定分子中共軛程度等有其獨特的優(yōu)點**有機化合物的紫外吸收光譜只有少數(shù)幾個寬的吸收帶，缺乏精細(xì)結(jié)構(gòu)。它只能反映分子中發(fā)色基團和助色基團及其附近的結(jié)構(gòu)特性，而不能反映整個分子的特性。因此僅依靠紫外光譜來推斷未知化合物的結(jié)構(gòu)是困難的。***紫外光譜可用來測定共軛分子及芳族化合物分子的骨架，并可研究與共軛作用、溶劑穩(wěn)定化作用有關(guān)的分子構(gòu)型以及互變異構(gòu)現(xiàn)象和氫鍵等。（一）定性鑒定1.用紫外光譜進行定性鑒定的化合物必須是純凈的，并按正確操作方法用紫外分光光度計繪制出吸收曲線，然后根據(jù)該化合物的吸收特征作出初步判斷。

如果化合物紫外光譜在220～400nm范圍內(nèi)沒有吸收帶，則可以判斷該化合物可能是飽和的直鏈烴、脂環(huán)烴或其它飽和的脂肪族化合物或只含一個雙鍵的烯烴等。若化合物只在270～350nm有弱的吸收帶，則該化合物必含有n電子的簡單非共軛發(fā)色基團，如羰基、硝基等。

若化合物在210～250nm范圍有強吸收帶，ε≥104L·mol-1cm-1,這是K吸收帶的特征，則該化合物可能是含有共軛雙鍵的化合物。如果強吸收帶出現(xiàn)在260～300nm范圍內(nèi)，則表明該化合物存在3個或3個以上共軛雙鍵。如吸收帶進入可見光區(qū)，則該化合物是長共軛發(fā)色基團的化合物或是稠環(huán)化合物。若化合物在250～300nm范圍內(nèi)有中等強度吸收帶，ε＝103～104L·mol-1cm-1

，這是苯環(huán)B吸收帶的特征，因此該化合物很可能含有苯環(huán)。2.

按上述規(guī)律可以初步確定該化合物的歸屬范圍后，再將該化合物光譜與標(biāo)準(zhǔn)化合物的譜圖進行對照。如果兩者吸收光譜的特征完全相同，則可考慮兩者可能是同一化合物，或者它們具有相同的分子骨架和發(fā)色基團。也可以與一已知的模型化合物的紫外光譜相對比后作出判斷。1、吸收曲線比較法將未知物和所推測化合物的標(biāo)準(zhǔn)品在相同的酸度條件下，以相同的濃度配制在相同溶劑中，分別掃描吸收光譜。比較二者的吸收曲線，若二者一致，則可確定二者為同一化合物。如果沒有標(biāo)準(zhǔn)品時，也可和標(biāo)準(zhǔn)品的標(biāo)準(zhǔn)圖譜進行比較。在實際測定中，也常用紫外吸收峰的最大吸收波長λmax和強度(即εmax)進行定性鑒定。通常用于定性分析的方法有以下幾種：圖9-24合成與天然VB2的紫外吸收光譜實線為合成VB2，虛線為天然VB2Log342300350400/nm例如，煙堿(居古丁)在0.2mol·L-1H2SO4中λmax＝260nm，百分吸光系數(shù)

343。若某一化合物在相同條件下測定其λmax和與純煙堿的數(shù)據(jù)相同，則該化合物結(jié)構(gòu)與煙堿的結(jié)構(gòu)基本相同。常用的標(biāo)準(zhǔn)圖譜有下列幾種：1、SadtlerStandardSpectra(Ultraviolet),Heyden,London,1978

該標(biāo)準(zhǔn)圖譜總計收集了46000種化合物的紫外吸收光譜。2、FriedelR.A.andOrchinM.,：“UltravioletSpectraofAromaticCompounds”,Wiley,NewYork,1951.3、KeyzoHirayama:“HandbookofUl