儀器分析第03章紫外可見分析法課件

太陽紫外輻射第三章紫外-可見吸收光譜法2023/8/71太陽紫外輻射第三章紫外-可見吸收光譜法2023/7/24紫外吸收光譜與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系紫外—可見吸收光譜概述

紫外分光光度計(jì)紫外吸收光譜的應(yīng)用2023/8/72紫外吸收光譜與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系紫外—可見吸收紫外-可見分光光度法：研究物質(zhì)在紫外、可見光區(qū)的分子吸收光譜的分析方法。紫外—可見分光光度法是利用某些物質(zhì)的分子吸收200800nm光譜區(qū)的輻射來進(jìn)行分析測(cè)定的方法。這種分子吸收光譜產(chǎn)生于價(jià)電子和分子軌道上的電子在電子能級(jí)間的躍遷，廣泛用于無機(jī)和有機(jī)物質(zhì)的定性和定量測(cè)定。第一節(jié)概述2023/8/73紫外-可見分光光度法：研究物質(zhì)在紫外、可見光區(qū)的分子吸收光譜

表3.1

物質(zhì)顏色和吸收光的關(guān)系物質(zhì)顏色吸收光顏色波長/nm黃綠紫400~450黃藍(lán)450~480橙綠藍(lán)480~490紅藍(lán)綠490~500紅紫綠500~560紫黃綠560~580藍(lán)黃580~610綠藍(lán)橙610~650藍(lán)綠紅650~7802023/8/74表3.1物質(zhì)顏色2023/8/752023/7/245第二節(jié)紫外—可見吸收光譜一、有機(jī)化合物的紫外—可見吸收光譜(一)電子躍遷類型

反鍵*軌道N非鍵軌道成鍵軌道E反鍵*軌道**n成鍵軌道n→*n→*→*→*圖3-1分子的電子能級(jí)和躍遷根據(jù)分子軌道理論：σ<π<n<

π*<σ*2023/8/76第二節(jié)紫外—可見吸收光譜一、有機(jī)化合物的紫外—可見吸收躍遷能量大小的順序是：б-б*>n-б*>π-π*>n-π*2023/8/77躍遷能量大小的順序是：б-б*>n-б*>π-π*>l、б-б*

躍遷：它需要的能量較高，一般發(fā)生在真空紫外光區(qū)。飽和烴中的—C—C—鍵屬于這類躍遷，例如乙烷的最大吸收波長λmax為135nm。2、n-б*

躍遷：實(shí)現(xiàn)這類躍遷所需要的能量較高，但低于б-б*躍遷，其吸收光譜落于遠(yuǎn)紫外光區(qū)和近紫外光區(qū)，產(chǎn)生這類躍遷的分子中必須含有孤對(duì)電子的原子或基團(tuán)，如CH3OH或CH3NH2的n-б*分別為183nm和213nm。分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：分子中不含有不飽和雙鍵和三鍵2023/8/78l、б-б*躍遷：它需要的能量較高，一般發(fā)生在真空紫外光區(qū)3、π-π*躍遷能量低于б-б*的躍遷，吸收峰一般處于近紫外光區(qū)，在200nm左右。其特征是摩爾吸光系數(shù)大，一般εmax>104

為強(qiáng)吸收帶。如乙烯(蒸氣)的最大吸收波長λmax

為162nm。4、n-π*躍遷近紫外光區(qū)和可見光區(qū)，它是簡(jiǎn)單的生色團(tuán)如羰基、硝基等中的孤對(duì)電子向反鍵π軌道的躍遷，其特點(diǎn)是譜帶強(qiáng)度弱，摩爾吸光系數(shù)小，通常小于100，屬于禁阻躍遷。分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：分子中含有不飽和雙鍵和三鍵生色團(tuán)：含有π鍵的不飽和基團(tuán)2023/8/793、π-π*躍遷能量低于б-б*的躍遷，吸收峰一般處于生色團(tuán)實(shí)例溶劑max/nmmax躍遷類型烯C6H13CH=CH2正庚烷17713000→*炔C5H11C≡CCH3正庚烷17810000→*羰基CH3COCH3異辛烷27913n→*CH3COH異辛烷29017n→*羧基CH3COOH乙醇20441n→*酰胺CH3CONH2水21460n→*偶氮基CH3N=NCH3乙醇3395n→*硝基CH3NO2異辛烷28022n→*亞硝基C4H9NO乙醚300100n→*硝酸酯C2H5ONO2二氧六環(huán)27012n→*表3.2一些常見生色團(tuán)的吸收特性2023/8/710生色團(tuán)實(shí)例溶劑max/nmmax躍遷類型烯C6H13CH(二)生色團(tuán)的共軛作用1.共軛效應(yīng)：兩個(gè)以上雙鍵(或三鍵)以單鍵相聯(lián)結(jié)時(shí)所發(fā)生的電子的離域作用。共軛作用使*軌道的能量降低，從而使吸收峰紅移。見P19表3-3。

2023/8/711(二)生色團(tuán)的共軛作用1.共軛效應(yīng)：兩個(gè)以上雙鍵(或三2、紅移和紫移在有機(jī)化合物中，常常因取代基的變更或溶劑的改變，使其吸收帶的最大吸收波長入max發(fā)生移動(dòng)。向長波方向移動(dòng)稱為紅移，向短波方向移動(dòng)稱為紫移。

某些有機(jī)化合物經(jīng)取代反應(yīng)引入含有未共享電子對(duì)的基團(tuán)(-OH、-OR、-NH2、-SH、-Cl、-Br、-SR、-NR2)之后，吸收峰的波長將向長波方向移動(dòng)，這種效應(yīng)稱為紅移效應(yīng)。這種會(huì)使某化合物的最大吸收波長向長波方向移動(dòng)的基團(tuán)稱為向紅基團(tuán)。在某些生色團(tuán)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(huì)向短波方向移動(dòng)，這種效應(yīng)稱為紫移效應(yīng)。這些會(huì)使某化合物的最大吸收波長向短波方向移動(dòng)的基團(tuán)(如-CH2、-CH2CH3、-OCOCH3)稱為向紫基團(tuán)。2023/8/7122、紅移和紫移在有機(jī)化合物中，常常因取代基的變更或溶劑3.芳香族化合物的三個(gè)特征吸收帶(1)R吸收帶

R帶是由芳香族化合物的n-π*躍遷產(chǎn)生的吸收帶,它具有雜原子和雙鍵的共軛基團(tuán)。例如:＞C=O，--NO，--NO2,--N=N--，--C=S等。其特點(diǎn)是：n-π*躍遷的能量最小,處于長波方向，一般λmax在270nm以上；但躍遷幾率小，吸收強(qiáng)度弱，一般ε＜100L·mol-1·cm-1。例如：

CH3NO2λmax=280nmεmax=22R帶2023/8/7133.芳香族化合物的三個(gè)特征吸收帶(1)R吸收帶20(2)K吸收帶

K帶是由共軛體系中π-π*躍遷產(chǎn)生的吸收帶。其特點(diǎn)是：吸收峰的波長比R帶短，一般λmax＞200nm,但躍遷幾率大，吸收峰強(qiáng)度大，一般ε＞104L·mol-1·cm-1，隨著共軛體系的增長，π電子云束縛更小，引起π-π*躍遷需要的能量更小，K帶吸收向長波方向移動(dòng)。K吸收帶是共軛分子的特征吸收帶，借此可判斷化合物中的共軛結(jié)構(gòu)。這是紫外光譜中應(yīng)用最多的吸收帶。例如：在芳香環(huán)上如有生色團(tuán)取代時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)K帶，如：苯乙烯λmax=248nmεmax：1.4×104苯甲醛λmax=249nmεmax：1.1×104

2023/8/714(2)K吸收帶K帶是由共軛體系中π-π*躍遷產(chǎn)生的吸收(3)B吸收帶：B帶是由苯環(huán)本身振動(dòng)及閉合環(huán)狀共軛雙鍵π-π*躍遷而產(chǎn)生的吸收帶，是芳香族(包括雜環(huán)芳香族)的主要特征吸收帶。其特點(diǎn)是：在230～270nm呈現(xiàn)一寬峰，且具有精細(xì)結(jié)構(gòu)，λmax=255nm，εmax約200，屬弱吸收,常用來識(shí)別芳香族化合物。但在極性溶劑中測(cè)定或苯環(huán)上有取代基時(shí)，精細(xì)結(jié)構(gòu)消失。

2023/8/715(3)B吸收帶：B帶是由苯環(huán)本身振動(dòng)及閉合環(huán)狀共軛雙鍵π圖3.3苯乙酮的紫外吸收光譜溶劑正庚烷圖3.4苯蒸氣的吸收曲線250300350432KBR/nmlg2023/8/716圖3.3苯乙酮的紫外吸收光譜圖3.4苯蒸氣的吸收曲線4.助色團(tuán)：指帶有非鍵電子對(duì)的基團(tuán)，如—OH、—OR、—NHR、—SH、—Cl、—Br、—I等，它們本身不能吸收大于200nm的光，但是當(dāng)它們與生色團(tuán)相連時(shí)，會(huì)使生色團(tuán)的吸收峰向長波方向移動(dòng)，并且增加其吸收強(qiáng)度。2023/8/7174.助色團(tuán)：指帶有非鍵電子對(duì)的基團(tuán)，如—OH、—OR、—N表3.3助色團(tuán)在飽和化合物中的吸收峰助色團(tuán)化合物溶劑max/mmax/(L.mol-1.cm-1)--CH4,C2H6氣態(tài)150,165___---OHCH3OH正己烷177200---OHC2H5OH正己烷186___---ORC2H5OC2H5氣態(tài)1901000---NH2CH3NH2--173213---NHRC2H5NHC2H5正己烷1952800---SHCH3SH乙醇1951400---SRCH3SCH3乙醇210,2291020,140---ClCH3Cl正己烷173200---BrCH3CH2CH2Br正己烷208300---ICH3I正己烷2594002023/8/718表3.3助色團(tuán)在飽和化合物中的吸收峰助色團(tuán)化合物溶劑ma（三）溶劑對(duì)吸收光譜的影響1.溶劑的極性對(duì)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(duì)亞異丙酮吸收帶的影響2023/8/719（三）溶劑對(duì)吸收光譜的影響1.溶劑的極性對(duì)最大吸收波長的*n*非極性溶劑中極性溶劑中極性溶劑中非極性溶劑中n→

*躍遷→

*躍遷E非<E極E非>E極圖3.5極性溶劑對(duì)兩種躍遷能級(jí)差的影響紅移紫移紫移紅移2023/8/720*n*非極性溶劑中極性溶劑中極性溶劑中非極性溶劑中n→2.對(duì)光譜精細(xì)結(jié)構(gòu)和吸收強(qiáng)度的影響溶劑極性的增大,分子振動(dòng)受到限制,精細(xì)結(jié)構(gòu)就會(huì)逐漸消失,合并為一條寬而低的吸收帶。在選擇測(cè)定電子吸收光譜曲線的溶劑時(shí)，應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：(1)盡量選用低極性溶劑；(2)能很好地溶解被測(cè)物，并且形成的溶液具有良好的光學(xué)和化學(xué)穩(wěn)定性；(3)溶劑在樣品的吸收光譜區(qū)無明顯吸收。表3-5列出紫外、可見吸收光譜中常用的溶劑，以供選擇時(shí)參考。參見P21圖3-23-32023/8/7212.對(duì)光譜精細(xì)結(jié)構(gòu)和吸收強(qiáng)度的影響2023/7/2421表3-5常用紫外—可見測(cè)定的溶劑溶劑使用波長范圍/nm溶劑使用波長范圍/nm水>210甘油>230乙醇>210氯仿>245甲醇>210四氯化碳>265異丙醇>210乙酸甲酯>260正丁醇>210乙酸乙酯>26096%硫酸>210乙酸正丁酯>260乙醚>220苯>280二氧六環(huán)>230甲苯>285二氯甲烷>235吡啶>303己烷>200丙酮>330環(huán)己烷>200二硫化碳>3752023/8/722表3-5常用紫外—可見測(cè)定的溶劑溶劑使用波長范圍/nm溶劑二、無機(jī)化合物的吸收光譜

產(chǎn)生無機(jī)化合物紫外、可見吸收光譜的電子躍遷形式，一般分為兩大類：電荷遷移躍遷和配位場(chǎng)躍遷。(一)電荷遷移躍遷

無機(jī)配合物有電荷遷移躍遷產(chǎn)生的電荷遷移吸收光譜。在配合物的中心離子和配位體中，當(dāng)一個(gè)電子由配體的軌道躍遷到與中心離子相關(guān)的軌道上時(shí)，可產(chǎn)生電荷遷移吸收光譜。2023/8/723二、無機(jī)化合物的吸收光譜2023/7/2423

不少過渡金屬離子與含生色團(tuán)的試劑反應(yīng)所生成的配合物以及許多水合無機(jī)離子，均可產(chǎn)生電荷遷移躍遷。電荷遷移吸收光譜出現(xiàn)的波長位置，取決于電子給予體和電子接受體相應(yīng)電子軌道的能量差。例如:SCN-電子親和力比Cl-小,Fe3+-SCN-絡(luò)合物的最大吸收波長大于Fe3+-Cl-絡(luò)合物,前者在可見光區(qū),后者在紫外區(qū)。

電荷遷移躍遷的摩爾吸光系數(shù)較大，是無機(jī)離子定量分析的基礎(chǔ)。2023/8/724不少過渡金屬離子與含生色團(tuán)的試劑反應(yīng)所生成的配合物以及許(二)配位場(chǎng)躍遷

在配體的配位場(chǎng)的存在下，過渡元素五個(gè)能量相等的d軌道分別分裂成幾組能量不等的d軌道。當(dāng)它們的離子吸收光能后，低能態(tài)的d電子可以分別躍遷至高能態(tài)的d軌道，這類躍遷分別稱為d-d躍遷。由于這類躍遷必須在配體的配位場(chǎng)作用下才可能發(fā)生，因此又稱為配位場(chǎng)躍遷。2023/8/725(二)配位場(chǎng)躍遷2023/7/2425配位體的配位場(chǎng)越強(qiáng),d軌道分裂能就越大,吸收峰波長就越短。例如,H2O的配位場(chǎng)強(qiáng)度小于NH3的配位場(chǎng)強(qiáng)度,所以Cu2+的水合離子呈淺藍(lán)色,吸收峰794nm處,而它的氨合離子呈深藍(lán)色,吸收峰在663nm處。

一些常見配位體配位場(chǎng)強(qiáng)弱順序?yàn)椋篒－＜Br－＜Cl－＜OH－＜Ｃ2Ｏ42－＝Ｈ2Ｏ＜SCN－＜吡啶＝NH3

＜乙二胺＜聯(lián)吡啶＜鄰二氮菲＜NO2－＜CN－2023/8/726配位體的配位場(chǎng)越強(qiáng),d軌道分裂能就越大,吸收峰波長就(三)金屬離子影響下的配位體

→*躍遷

吸收光度法所使用的顯色劑絕大多數(shù)都含有生色團(tuán)及助色團(tuán),其本身為有色化合物。當(dāng)與金屬離子配位時(shí),作為配位體的顯色劑,其共軛結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化,導(dǎo)致其吸收光譜藍(lán)移或紅移。在定量分析中，要求絡(luò)合物與配位劑的最大吸收波長之差(反襯度)大約在60nm以上，有利于提高測(cè)定的準(zhǔn)確度。2023/8/727(三)金屬離子影響下的配位體→*躍遷吸收光度一、基本部件

紫外-可見分光光度計(jì)的基本結(jié)構(gòu)是由五個(gè)部分組成：即光源、單色器、吸收池、檢測(cè)器和信號(hào)指示系統(tǒng)。第三節(jié)紫外-可見分光光度計(jì)2023/8/728一、基本部件第三節(jié)紫外-可見分光光度計(jì)2023/7/2422023/8/7292023/7/2429(一)光源

對(duì)光源的基本要求：是應(yīng)在儀器操作所需的光譜區(qū)域內(nèi)能夠發(fā)射連續(xù)輻射、有足夠的輻射強(qiáng)度和良好的穩(wěn)定性，而且輻射能量隨波長的變化應(yīng)盡可能小。

熱輻射光源用于可見光區(qū)，如鎢絲燈和鹵鎢燈；氣體放電光源用于紫外光區(qū)，如氫燈和氘燈。鎢燈和碘鎢燈可使用的范圍在340~2500nm。這類光源的輻射能量與施加的外加電壓有關(guān)，在可見光區(qū)，輻射的能量與工作電壓4次方成正比。2023/8/730(一)光源2023/7/2430光電流與燈絲電壓的n次方(n1)成正比。因此必須嚴(yán)格控制燈絲電壓，儀器必須配有穩(wěn)壓裝置。在近紫外區(qū)測(cè)定時(shí)常用氫燈和氘燈。它們可在160~375nm范圍內(nèi)產(chǎn)生連續(xù)光源。氘燈的燈管內(nèi)充有氫的同位素氘，它是紫外光區(qū)應(yīng)用最廣泛的一種光源，其光譜分布與氫燈類似，但光強(qiáng)度比相同功率的氫燈要大3~5倍。2023/8/731光電流與燈絲電壓的n次方(n1)成正比。因此必須嚴(yán)格控(二)單色器單色器是能從光源輻射的復(fù)合光中分出單色光的光學(xué)裝置，其主要功能：產(chǎn)生光譜純度高的波長且波長在紫外-可見區(qū)域內(nèi)任意可調(diào)。

單色器一般由入射狹縫、準(zhǔn)光器(透鏡或凹面反射鏡使入射光成平行光)、色散元件、聚焦元件和出射狹縫等幾部分組成。其核心部分是色散元件，起分光的作用。單色器的性能直接影響入射光的單色性，從而也影響到測(cè)定的靈敏度、選擇性及校準(zhǔn)曲線的線性關(guān)系等。能起分光作用的色散元件主要是棱鏡和光柵。2023/8/732(二)單色器2023/7/2432

棱鏡有玻璃和石英兩種材料。它們的色散原理是依據(jù)不同的波長光通過棱鏡時(shí)有不同的折射率而將不同波長的光分開。由于玻璃可吸收紫外光，所以玻璃棱鏡只能用于350~3200nm的波長范圍，即只能用于可見光域內(nèi)。石英棱鏡可使用的波長范圍較寬，可從185~4000nm，即可用于紫外、可見和近紅外三個(gè)光域。2023/8/733棱鏡有玻璃和石英兩種材料。它們的色散原理是依據(jù)不同的波

光柵是利用光的衍射與干涉作用制成的，它可用于紫外、可見及紅外光域，而且在整個(gè)波長區(qū)具有良好的、幾乎均勻一致的分辨能力。它具有色散波長范圍寬、分辨本領(lǐng)高、成本低、便于保存和易于制備等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是各級(jí)光譜會(huì)重疊而產(chǎn)生干擾。入射、出射狹縫，透鏡及準(zhǔn)光鏡等光學(xué)元件中狹縫在決定單色器性能上起重要作用。狹縫的大小直接影響單色光純度，但過小的狹縫又會(huì)減弱光強(qiáng)。2023/8/734光柵是利用光的衍射與干涉作用制成的，它可用于紫外、可見及(三)吸收池吸收池用于盛放分析試樣，一般有石英和玻璃材料兩種。石英池適用于可見光區(qū)及紫外光區(qū)，玻璃吸收池只能用于可見光區(qū)。為減少光的損失，吸收池的光學(xué)面必須完全垂直于光束方向。在高精度的分析測(cè)定中(紫外區(qū)尤其重要)，吸收池要挑選配對(duì)。因?yàn)槲粘夭牧系谋旧砦馓卣饕约拔粘氐墓獬涕L度的精度等對(duì)分析結(jié)果都有影響。2023/8/735(三)吸收池2023/7/2435(四)檢測(cè)器檢測(cè)器的功能是檢測(cè)信號(hào)、測(cè)量單色光透過溶液后光強(qiáng)度變化的一種裝置。常用的檢測(cè)器有光電池、光電管和光電倍增管等。硒光電池對(duì)光的敏感范圍為300~800nm，其中又以500~600nm最為靈敏。這種光電池的特點(diǎn)是能產(chǎn)生可直接推動(dòng)微安表或檢流計(jì)的光電流，但由于容易出現(xiàn)疲勞效應(yīng)而只能用于低檔的分光光度計(jì)中。光電管在紫外-可見分光光度計(jì)上應(yīng)用較為廣泛。2023/8/736(四)檢測(cè)器2023/7/2436

光電倍增管是檢測(cè)微弱光最常用的光電元件，它的靈敏度比一般的光電管要高200~107倍。放大倍數(shù)取決于兩極間的電壓和打拿極的個(gè)數(shù)。75~100V，9個(gè)倍增極的總放大倍數(shù)為106~107倍。2023/8/737光電倍增管是檢測(cè)微弱光最常用的光電元件，它的靈敏度比一般(五)信號(hào)指示系統(tǒng)它的作用是放大信號(hào)并以適當(dāng)方式指示或記錄下來。常用的信號(hào)指示裝置有直讀檢流計(jì)、電位調(diào)節(jié)指零裝置以及數(shù)字顯示或自動(dòng)記錄裝置等。很多型號(hào)的分光光度計(jì)裝配有微處理機(jī)，一方面可對(duì)分光光度計(jì)進(jìn)行操作控制，另一方面可進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。2023/8/738(五)信號(hào)指示系統(tǒng)2023/7/2438

皮肌炎是一種引起皮膚、肌肉、心、肺、腎等多臟器嚴(yán)重?fù)p害的，全身性疾病，而且不少患者同時(shí)伴有惡性腫瘤。它的1癥狀表現(xiàn)如下：1、早期皮肌炎患者，還往往伴有全身不適癥狀，如-全身肌肉酸痛，軟弱無力，上樓梯時(shí)感覺兩腿費(fèi)力；舉手梳理頭發(fā)時(shí)，舉高手臂很吃力；抬頭轉(zhuǎn)頭緩慢而費(fèi)力。皮肌炎圖片——皮肌炎的癥狀表現(xiàn)皮肌炎是一種引起皮膚、肌肉、心、肺、腎等多臟器嚴(yán)重二、紫外-可見分光光度計(jì)的類型紫外-可見分光光度計(jì)的類型很多，但可歸納為三種類型，即單光束分光光度計(jì)、雙光束分光光度計(jì)和雙波長分光光度計(jì)。1，單光束分光光度計(jì)

經(jīng)單色器分光后的一束平行光，輪流通過參比溶液和樣品溶液，以進(jìn)行吸光度的測(cè)定。這種簡(jiǎn)易型分光光度計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，維修容易，適用于常規(guī)分析。光電倍增管試樣池單色器圖3-6單光束分光光度計(jì)原理圖參比池2023/8/740二、紫外-可見分光光度計(jì)的類型光電倍增管試樣池單色器圖3-62雙光束分光光度計(jì)光源M0M1M2M3M4PMRS圖3-7雙光束分光光度計(jì)原理圖

經(jīng)單色器分光后經(jīng)反射鏡分解為強(qiáng)度相等的兩束光，一束通過參比池，一束通過樣品池。光度計(jì)能自動(dòng)比較兩束光的強(qiáng)度，此比值即為試樣的透射比，經(jīng)對(duì)數(shù)變換將它轉(zhuǎn)換成吸光度并作為波長的函數(shù)記錄下來。雙光束分光光度計(jì)一般都能自動(dòng)記錄吸收光譜曲線。由于兩束光同時(shí)分別通過參比池和樣品池，還能補(bǔ)償光源和檢測(cè)系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。2023/8/7412雙光束分光光度計(jì)光源M0M1M2M3M4PMR圖3.10雙波長分光光度計(jì)原理圖單色器單色器吸收池接收器λ1λ1λ2λ23雙波長分光光度計(jì)

由同一光源發(fā)出的光被分成兩束，分別經(jīng)過兩個(gè)單色器，得到兩束不同波長(1和2)的單色光，利用切光器使兩束光以一定的頻率交替照射同一吸收池，然后經(jīng)過光電倍增管和電子控制系統(tǒng)，最后由顯示器顯示出兩個(gè)波長處的吸光度差值。ΔA(ΔA=A1-A2)。2023/8/742圖3.10雙波長分光光度計(jì)原理圖單色器單色器吸收池接收器λ雙波長分光光度計(jì)的優(yōu)點(diǎn)：可以通過波長的選擇方便地校正背景吸收，消除吸收光譜重疊的干擾，多組分混合物、混濁試樣(如生物組織液)的定量分析。使用一個(gè)吸收池，參比溶液就是被測(cè)溶液本身，避免了溶液和吸收池之間的差異。能獲得導(dǎo)數(shù)光譜。通過光學(xué)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換，使雙波長分光光度計(jì)能很方便地轉(zhuǎn)化為單波長工作方式。如果能在1和2處分別記錄吸光度隨時(shí)間變化的曲線，還能進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究。2023/8/743雙波長分光光度計(jì)的優(yōu)點(diǎn)：2023/7/2443一、紫外吸收光譜法在有機(jī)定性分析中的應(yīng)用紫外吸收光譜最主要的應(yīng)用是在有機(jī)化合物的定性、定量分析方面，例如化合物的鑒定、結(jié)構(gòu)分析和純度檢查等，在藥物、天然化合物中應(yīng)用較多。

(一)化合物的鑒定有機(jī)化合物的鑒定，一般采用光譜比較法。即將未知純化合物的吸收光譜特征，如吸收峰的數(shù)目、位置、相對(duì)強(qiáng)度以及吸收峰的形狀(極大、極小和拐點(diǎn))，與已知純化合物的吸收光譜進(jìn)行比較。為了便于比較，吸收光譜常以lgA對(duì)λ作圖，此時(shí)朗伯—比爾定律可寫成lgA=lgk+lgbc第五節(jié)紫外-可見吸收光譜的應(yīng)用2023/8/744一、紫外吸收光譜法在有機(jī)定性分析中的應(yīng)用第五節(jié)紫外式右邊只有k隨波長變化。因此，即使?jié)舛萩和吸收池厚度b不同，也只使吸收曲線上下移動(dòng)，并不影響形狀。若未知化合物和純已知化合物的吸收光譜非常一致，則可認(rèn)為就是同一種化合物。但是，由于大多數(shù)有機(jī)化合物的紫外—可見光譜比較簡(jiǎn)單，譜帶寬且缺乏精細(xì)結(jié)構(gòu)，特征性不明顯，而且很多生色團(tuán)的吸收峰幾乎不受分子中其它非吸收基團(tuán)的影響，因此，僅依靠紫外光譜數(shù)據(jù)來鑒定未知化合物具有較大的局限性，必須與其他方法如紅外光譜法、核磁共振波譜法等相配合，才能對(duì)未知化合物進(jìn)行準(zhǔn)確的鑒定。(二)結(jié)構(gòu)分析

紫外吸收光譜雖然不能對(duì)一種化合物作出準(zhǔn)確鑒定，但對(duì)化合物中官能團(tuán)和共軛體系的推測(cè)與確定卻是非常有效的。一般有以下規(guī)律：2023/8/745式右邊只有k隨波長變化。因此，即使?jié)舛萩和吸收池厚度b不同，(1)在220～280nm范圍內(nèi)無吸收，可推斷化合物不含苯環(huán)、共軛雙鍵、醛基、酮基、溴和碘(飽和脂肪族溴化物在220～210nm有吸收)。(2)在210～250nm有強(qiáng)吸收，表示含有共軛雙鍵，如在260nm、300nm、330nm左右有高強(qiáng)度吸收峰，則化合物含有3～5個(gè)共軛π鍵。(3)在270～300nm區(qū)域內(nèi)存在一個(gè)隨溶劑極性增大而向短波方向移動(dòng)的弱吸收帶，表明有羥基存在。(4)在約260nm處有具有振動(dòng)精細(xì)結(jié)構(gòu)的弱吸收帶則說明有苯環(huán)存在。(5)如化合物有許多吸收峰，甚至延伸到可見光區(qū)，則可能為多環(huán)芳烴。2023/8/746(1)在220～280nm范圍內(nèi)無吸收，可推斷化合物不含苯環(huán)紫外—可見吸收光譜也可以用來作同分異構(gòu)體的判別。例如，下面兩種化和物：(Ⅰ)(Ⅱ)用化學(xué)方法只能測(cè)出它們各含有兩個(gè)羰基，但二者的紫外光譜卻有很大差別。化合物(Ⅰ)在270nm處有最大吸收，吸收峰位置與丙酮相同而強(qiáng)度差不多是丙酮的兩倍。化合物(Ⅱ)由于兩個(gè)碳氧雙鍵共軛，吸收峰出現(xiàn)在400nm左右。2023/8/747紫外—可見吸收光譜也可以用來作同分異構(gòu)體的判別。例如，下

再如，乙酰乙酸乙酯存在下述酮—烯醇互變異構(gòu)體：酮式烯醇式酮式?jīng)]有共軛雙鍵，它在204nm處僅有弱吸收；而烯醇式由于有共軛雙鍵，因此在245nm處有強(qiáng)的K吸收帶(κ=18000L·mol-1cm-1)。2023/8/748再如，乙酰乙酸乙酯存在下述酮—烯醇互變異構(gòu)體：

例如，在順式肉桂酸和反式肉桂酸中，順式空間位阻大，苯環(huán)與側(cè)鏈雙鍵共平面性差，不易產(chǎn)生共軛；反式空間位阻小，雙鍵與苯環(huán)在同一平面上，容易產(chǎn)生共軛。因此，反式的最大吸收波長λmax=295nm(εmax=7000)，而順式的最大吸收波長λmax=280nm(εmax=13500)

采用紫外光譜法，還可以測(cè)定某些化合物的互變異構(gòu)現(xiàn)象。例如，乙酰乙酸乙酯有酮式和烯醇式間的互變異構(gòu)：2023/8/749例如，在順式肉桂酸和反式肉桂酸中，順式空間位阻大，苯環(huán)與圖3.11酮式與水形成分子間氫鍵烯醇式形成分子內(nèi)氫鍵在極性溶劑中，最大吸收波長λmax=272nm(εmax=16)，說明該峰由n—π*躍遷引起，所以在極性溶劑中，該化合物應(yīng)以酮式存在。相反，在非極性的正己烷中，出現(xiàn)λmax=243nm的強(qiáng)峰，這說明在非極性溶劑中，形成了分子內(nèi)氫鍵，故是以烯醇式為主。2023/8/750圖3.11酮式與水形成分子間氫鍵烯醇式二催化動(dòng)力學(xué)光度法

動(dòng)力學(xué)分析法：通過測(cè)量反應(yīng)速率來進(jìn)行定量分析的方法。催化反應(yīng)速率在一定范圍內(nèi)與催化劑濃度成比例關(guān)系，因而以光度法或其它方法檢測(cè)催化反應(yīng)速率就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)催化劑濃度的測(cè)定。D+E====F+G催化劑

在催化動(dòng)力學(xué)光度法分析中，既可以催化顯色反應(yīng)作指示反應(yīng)，又可以催化褪色反應(yīng)作指示反應(yīng)，對(duì)于反應(yīng)：2023/8/751二催化動(dòng)力學(xué)光度法D+E====F(1)為最常用的以顯色反應(yīng)為指示反應(yīng)的催化光度法基本關(guān)系式.

若產(chǎn)物F為有色化合物，通過檢測(cè)反應(yīng)過程中F組分的吸光度以確定反應(yīng)速率，當(dāng)反應(yīng)物E、D大量過量，在檢測(cè)過程中濃度變化可以忽略的情況下cDcE與Ka合并為Kb

，上式可簡(jiǎn)化為t時(shí)刻F組分的吸光度，由朗伯—比爾定律得：A=kb(cF)t=Kc催t2023/8/752(1)為最常用的以顯色反應(yīng)為指示反應(yīng)的催化光度法基本關(guān)系式.(2)最常用的以褪色反應(yīng)為指示反應(yīng)的催化光度法基本關(guān)系式。

若反應(yīng)物D為有色化合物，通過檢測(cè)反應(yīng)過程中D組分的吸光度以確定反應(yīng)速度，當(dāng)E組分大量過量時(shí)，

cE

可視為常數(shù)，與Kc合并為Kd則以D組分在0時(shí)刻的吸光度A0和t時(shí)刻的吸光度A來表示lg=Kc催tAAO2023/8/753(2)最常用的以褪色反應(yīng)為指示反應(yīng)的催化光度法基本關(guān)系式。l

常用的催化動(dòng)力學(xué)光度法、固定時(shí)間法和斜率法,其中固定時(shí)間法最為簡(jiǎn)單。

從以上公式可知：當(dāng)t固定不變時(shí)，A(顯色法)或lg(A0/A)(褪色法)與催化劑濃度成正比，因此可依據(jù)此原理制作標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行分析。催化動(dòng)力學(xué)光度法具有極高的測(cè)定靈敏度，檢出限一般為10-10～10-8g·ml-1,有時(shí)可低至10-12g·ml-1

。但影響該法測(cè)定準(zhǔn)確度的因素較多，操作要求嚴(yán)格，測(cè)量精度較差。2023/8/754

常用的催化動(dòng)力學(xué)光度法、固定時(shí)間法和斜率法,其中固定時(shí)三、定量分析(教材略)

用已知的標(biāo)準(zhǔn)樣品配制成一系列不同濃度的溶液，在一定的實(shí)驗(yàn)條件和合適的波長下，分別測(cè)定其吸光度，然后以吸光度相對(duì)于物質(zhì)的濃度作圖，得一吸光度與濃度的校正曲線圖。理想的校正曲線應(yīng)為通過原點(diǎn)的直線，利用該線性關(guān)系，就能求得待測(cè)組份中該物質(zhì)的含量。2023/8/755三、定量分析(教材略)用已知的標(biāo)準(zhǔn)樣品配制成一系列不同濃

(一)解聯(lián)立方程組的方法圖3.12吸光度與濃度的校正曲線圖2023/8/756

(一)解聯(lián)立方程組的方法圖3.12吸光度與濃度的校正曲(二)雙波長分光光度法1、等吸收波長法當(dāng)混合組份的吸收曲線是如圖所示的情況時(shí)，除用解二元一次方程組的方法測(cè)定外，還可采用等吸收波長法。

為了消除干擾組份的吸收，一般采用作圖法確定干擾組份的等吸收波長。圖中是混合試樣中A、B兩組份的吸收曲線，其中A是干擾組份，B是待測(cè)組份。在用作圖法選擇波長時(shí)，可將測(cè)定波長λ2選在被測(cè)組份B的吸收峰處(或其附近)，而參比波長λ1的選擇，應(yīng)考慮能消除干擾物質(zhì)的吸收，即使A組份在λ1的吸光度等于它在λ2的吸光度(Aλ1=Aλ2)。2023/8/757(二)雙波長分光光度法1、等吸收波長法當(dāng)混合根據(jù)吸光度的加和原則，混合物在λ1和λ2處的吸光度分別為：

Aλ1=AAλ1+ABλ1Aλ2=AAλ2+ABλ2A=Aλ2-Aλ112ABA圖3.13A、B吸收曲線2023/8/758根據(jù)吸光度的加和原則，混合物在λ1和λ2處的吸光度分別為：雙波長分光光度計(jì)的輸出信號(hào)是：

A=AAλ2+ABλ2-AAλ1-ABλ1由于雙波長分光光度計(jì)使用同一光源，即λ1及λ2強(qiáng)度相等，根據(jù)AAλ2=AAλ1，所以

A=AAλ2+ABλ2-AAλ1-ABλ1=ABλ2-ABλ1輸出信號(hào)A與干擾組份無關(guān)，它正比于B組份的濃度c，這樣就消除了干擾組份的影響。2023/8/759雙波長分光光度計(jì)的輸出信號(hào)是：2023/7/2459

2、系數(shù)倍率法當(dāng)干擾組份A不存在吸光度相等的兩個(gè)波長時(shí)，采用上述方法不能測(cè)量B組份的含量，如圖所示，此時(shí)，可采用系數(shù)倍率法測(cè)定。設(shè)A組份在λ1和λ2的吸光度分別為AAλ1和AAλ2，則倍率系數(shù)K=AAλ2/AAλ1，若使用倍率系數(shù)儀將AAλ1的值擴(kuò)大K倍，則有KAAλ1=AAλ2，此時(shí)，KAAλ1-AAλ2=0，與等吸收波長法類似，A組份的干擾被消除。這種方法也可以用于測(cè)定含有三種組份的混合樣品。2023/8/760

2、系數(shù)倍率法當(dāng)干擾組份A不存在吸圖3.14吸收曲線ABBA2023/8/761圖3.14吸收曲線ABBA2023/7/2461

3、雙波長法測(cè)定混濁樣品在用雙光束法測(cè)定混濁樣品時(shí)，由于參比溶劑不像樣品那樣混濁，因此測(cè)量時(shí)不能消除樣品混濁產(chǎn)生的背景吸收。在雙波長法測(cè)定中，若將λ2設(shè)在樣品的吸收峰上，λ1設(shè)在樣品無特征吸收的波長上，此時(shí)λ1和λ2處的背景吸收應(yīng)相等。顯然，λ2上測(cè)得的是樣品本身的吸收與背景吸收的總和，λ1測(cè)得的是背景吸收，因此，用雙波長法可以消除樣品混濁產(chǎn)生的背景吸收。由于消除背景后的樣品吸收與其濃度成正比，因此可對(duì)樣品進(jìn)行定量分析。2023/8/7623、雙波長法測(cè)定混濁樣品在用雙光束(三)導(dǎo)數(shù)分光光度法

1)能夠分辨兩個(gè)或兩個(gè)以上完全重疊或以很小波長差相重疊的吸收峰。當(dāng)兩個(gè)峰的峰高與半寬度的比值不相同時(shí)，則可認(rèn)為它們的尖銳程度不同。圖中兩個(gè)尖銳程度不同的吸收峰1和峰2在同一波長處相互重疊，疊加成吸收峰3，從吸收峰3的外形，很難辨別出它是由兩個(gè)吸收峰疊加而成的，如果將其透光率曲線4進(jìn)行一次求導(dǎo)，就得到如曲線5所示的導(dǎo)數(shù)光譜線。在曲線的正負(fù)兩個(gè)方向上，各出現(xiàn)兩個(gè)導(dǎo)數(shù)光譜峰，從而很容易地辨認(rèn)出來。2023/8/763(三)導(dǎo)數(shù)分光光度法1)能夠分辨兩個(gè)或兩個(gè)以圖3.15導(dǎo)數(shù)光譜(從透光率求得)2023/8/764圖3.15導(dǎo)數(shù)光譜(從透光率求得)2023/7/2464(2)能夠分辨吸光度隨波長急劇上升時(shí)所掩蓋的弱的吸收峰。通常，當(dāng)一個(gè)弱峰處于強(qiáng)峰的吸光度急劇上升處時(shí)，檢出很困難。而導(dǎo)數(shù)光譜能提高分辨能力，一般經(jīng)過數(shù)次求導(dǎo)后，有可能分辨出疊加在強(qiáng)峰肩部的弱峰。(3)能夠確認(rèn)寬闊吸收帶的最大吸收波長。2023/8/765(2)能夠分辨吸光度隨波長急劇上升時(shí)所掩蓋的弱2023/7/1.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。4.用普通分光光度法測(cè)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(cè)定，考研真題

2023/8/7661.紫外可見光譜法的基本定量關(guān)系式?？佳姓嬉訡1為參比，則溶液的透光率應(yīng)該為

。5.用聯(lián)系變化法測(cè)定絡(luò)合物的組成時(shí)，測(cè)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)6.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)_________。7.已知有色絡(luò)合物在一定波長下用2cm吸收池測(cè)定時(shí)其透光率T=0.60。若在相同條件下改用1cm吸收池測(cè)定，吸光度A為_______，用3cm吸收池測(cè)定，T為_____________。2023/8/767以C1為參比，則溶液的透光率應(yīng)該為8.今有兩種有色絡(luò)合物X和Y，已知其透過率關(guān)系為lgTy–lgTx=1，則其吸光度關(guān)系A(chǔ)y–Ax=____________。9.某分光光度計(jì)的儀器測(cè)量誤差T=0.02，當(dāng)測(cè)的透光率T=70%，則引起的濃度的相對(duì)誤差為_________。(南開大學(xué)2003年)10．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)11.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)2023/8/7688.今有兩種有色絡(luò)合物X和Y，已知其透過率關(guān)系為lgTy–12.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(cè)定中，I0是指透過

，I是指透過

。(鄭州大學(xué)2002年)13.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()A.分子的振動(dòng)B.分子的轉(zhuǎn)動(dòng)C.原子核外層電子躍遷D.原子核內(nèi)層電子躍遷2023/8/76912.朗伯-比爾定律的積分表達(dá)式為lgI0/I=εbc14.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(cè)定時(shí)，其最大吸收的波長最長()A.水B.甲醇C.正己烷D.氯15.在醇類化合物中，O—H伸縮振動(dòng)頻率隨溶液濃度的增加向低波數(shù)方向移動(dòng)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(dòng)耦合2023/8/77014.在異丙叉丙酮CH3COCH=C(CH3)2中，n→π16.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)17.相同的A、B兩種物質(zhì)經(jīng)相同的方式顯色測(cè)量后，所得吸光度相等。已知其摩爾吸光系數(shù)εA﹥?chǔ)臖，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)2023/8/77116.在一些含有>C=O、—N=N等基團(tuán)的分子中,由2018.用紫外-可見分光光度法測(cè)定某化合物的含量，當(dāng)其濃度為Cmol/L時(shí)，透光率為T，當(dāng)其濃度由C變?yōu)?.5Cmol/L時(shí)，在同樣測(cè)定條件下，其透光率應(yīng)為()A.T3/2B.T2C.T1/2D.T1/3(南開大學(xué)2002年)19.下列說法正確的是：()A.透射率與濃度成直線關(guān)系；

B.摩爾吸收系數(shù)隨波長而改變;2023/8/77218.用紫外-可見分光光度法測(cè)定某化合物的含量，當(dāng)其濃度C.比色法測(cè)定Fe(SCN)2+時(shí)，選用紅色濾光片； D．吸光度與濃度成直線;E.玻璃棱鏡適用于紫外光區(qū).20.光度分析中，在某濃度下以1.0cm吸收池測(cè)得透光率為T，若濃度增大一倍，透光率為：()A.T2B.T/2C.2TD.T1/221.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