3.紫外可見光譜

第三章

紫外可見分光光度法3.1概述

紫外可見分光光度法基本概念和原理一紫外分析和紫外光譜圖苯(254nm)甲苯(262nm)A

230250270苯和甲苯在環(huán)己烷中的紫外吸收光譜例：丙酮

max=279nm(

=15)

nm吸收曲線的討論：①吸光度最大處對應(yīng)的波長稱為最大吸收波長λmax，λmax處吸光度隨濃度變化明顯，測定最靈敏②不同濃度的同一種物質(zhì)，其吸收曲線形狀相似λmax相同。不同物質(zhì)，它們的吸收曲線形狀和λmax則不同?？勺鳛槲镔|(zhì)定性分析的依據(jù)。討論：③不同濃度的同一種物質(zhì)，在某一定波長下吸光度A有差異，可作為物質(zhì)定量分析的依據(jù)。④吸收曲線可以提供物質(zhì)的結(jié)構(gòu)信息，并作為物質(zhì)定性分析的依據(jù)之一。二譜圖的位移規(guī)律最大吸收波長λmax和吸收強(qiáng)度發(fā)生變化原因:⑴有機(jī)化合物引入取代基⑵改變?nèi)軇┘t移：λmax向長波方向移動藍(lán)移(或紫移)：λmax向短波方向移動。增色效應(yīng)：吸收強(qiáng)度即摩爾吸光系數(shù)ε增大現(xiàn)象1.紅移、藍(lán)移減色效應(yīng)：2.生色團(tuán)與助色團(tuán)生色團(tuán)：紫外—可見光譜由π→π＊和n→π＊躍遷產(chǎn)生，含不飽和基團(tuán)。含有π鍵的不飽和基團(tuán)稱為生色團(tuán)。由雙鍵或叁鍵體系組成，如乙烯基、羰基、亞硝基、偶氮基—N＝N—、乙炔基、腈基—C＝

N等。助色團(tuán)：含有n電子的基團(tuán)(如—OH、—OR、—NH２、—NHR、—X等)，本身沒有生色功能(不能吸收λ>200nm的光)，與生色團(tuán)相連時，會發(fā)生n—π共軛，增強(qiáng)生色團(tuán)生色能力的基團(tuán)稱為助色團(tuán)。(吸收波長向長波方向移動，且吸收強(qiáng)度增加)3.溶劑的影響1：乙醚2：水12250300苯酰丙酮

2）非極性→

極性n

→

*躍遷：蘭移；；

→*躍遷：紅移；；1）極性溶劑使精細(xì)結(jié)構(gòu)消失；3.2紫外-可見分光光度計分光光度計的主要部件和工作原理：0.575光源單色器吸收池檢測器顯示儀器紫外-可見分光光度計基本組成

generalprocess光源單色器樣品室檢測器顯示裝置1）.光源可以發(fā)射連續(xù)光譜具有足夠的輻射強(qiáng)度較好的穩(wěn)定性較長的使用壽命。紫外區(qū)：氫、氘燈。發(fā)射185～400nm的連續(xù)光譜?？梢姽鈪^(qū)：鎢燈作為光源，其輻射波長范圍在320～2500nm。鎢燈是6~12V的鎢絲燈泡，儀器裝有聚光透鏡使光線變成平行光，為保證光強(qiáng)度恒定不變，配有穩(wěn)壓電源。

2）.單色器

將光源發(fā)射的復(fù)合光分解成單色光并可從中選出一任波長單色光的光學(xué)系統(tǒng)。①入射狹縫：光源的光由此進(jìn)入單色器；②準(zhǔn)光裝置：透鏡或返射鏡使入射光成為平行光束；③色散元件：將復(fù)合光分解成單色光；棱鏡或光柵；④聚焦裝置：透鏡或凹面反射鏡，將分光后所得單色光聚焦至出射狹縫；⑤出射狹縫。3）.樣品室樣品室包括吸收池（比色皿）和相應(yīng)的池架附件。石英池玻璃池4）.檢測器將透過吸收池的光信號變成可測的電信號，常用的有光電管、光電倍增管。5）.結(jié)果顯示記錄系統(tǒng)

檢流計、數(shù)字顯示、微機(jī)進(jìn)行儀器自動控制和結(jié)果處理吸收池，通常有0.5cm、1cm、2cm、3cm和5cm寬，可適用于不同濃度范圍的試樣測定。同一組吸收池的透光率相差應(yīng)小于0.5%。UV-3150紫外可見分光光度計

752N紫外可見分光光度計UV-vis光譜儀UVPC2401紫外分光光度計日本島津

技術(shù)指標(biāo)：1.測試波長范圍：190-900nm2.掃描速度：900-160nm/min3.測量方式：雙光束方式4.測光范圍：吸光度-4-5ABS透射率5.測光準(zhǔn)確度：±0.002ABS(0-0.5ABS),±0.3%T(0-100%)6.光源：50W鎢燈，氘燈（自動調(diào)整）7.分光器：單色器不同物質(zhì)吸收光譜的形狀以及

max不同——定性分析的基礎(chǔ)同一物質(zhì)，濃度不同時，吸收光譜的形狀和最大吸收波長相同，Amax不同——定量分析的基礎(chǔ)3.3紫外光譜的應(yīng)用

一定性分析1.定性鑒別的依據(jù)定性鑒別的依據(jù)→吸收光譜的特征吸收光譜圖的形狀吸收峰的數(shù)目吸收峰的位置（波長）吸收峰的強(qiáng)度相應(yīng)的吸光系數(shù)（1）max：化合物特性參數(shù)，可作為定性依據(jù)；有機(jī)化合物紫外吸收光譜：反映結(jié)構(gòu)中生色團(tuán)和助色團(tuán)的特性，不完全反映分子特性；

max，

max都相同，可能是一個化合物；

(2)計算吸收峰波長，確定共軛體系等

(3)

標(biāo)準(zhǔn)譜圖庫：46000種化合物紫外光譜的標(biāo)準(zhǔn)譜圖

?Thesadtlerstandardspectra,Ultraviolet?

2.定性分析具體操作利用紫外光譜法檢查化合物的純度

紫外光譜靈敏度很高，容易檢驗出化合物中所含的微量雜質(zhì)。例如，檢查無醛乙醇中醛的限量，可在270~290nm范圍內(nèi)測其吸光度，如無醛存在，則沒有吸收。3.定性分析用于鑒別和鑒定山梨酸標(biāo)樣苯甲酸標(biāo)樣雪碧樣品二定量分析依據(jù)：朗伯-比耳定律吸光度：A=bc靈敏度高：測量誤差與吸光度讀數(shù)有關(guān)1.標(biāo)準(zhǔn)曲線法測定含量2.吸光系數(shù)法測定含量

配制一系列濃度不同的標(biāo)準(zhǔn)溶液，用選定的顯色劑進(jìn)行顯色，在一定波長下分別測定它們的吸光度A。以A為縱坐標(biāo)，濃度c為橫坐標(biāo)，繪制A-c曲線，若符合朗伯—比爾定律，則得到一條通過原點的直線，稱為標(biāo)準(zhǔn)曲線。然后用完全相同的方法和步驟測定被測溶液的吸光度，便可從標(biāo)準(zhǔn)曲線上找出對應(yīng)的被測溶液濃度或含量，這就是標(biāo)準(zhǔn)曲線法。在儀器、方法和條件都固定的情況下，標(biāo)準(zhǔn)曲線可以多次使用，標(biāo)準(zhǔn)曲線法適用于大量的經(jīng)常性的工作。分光光度測定的方法標(biāo)準(zhǔn)曲線法BlankStandardSampleSample

蘆丁含量測定0.710mg/25mL標(biāo)準(zhǔn)對照法(直接比較法)

將試樣溶液和一個標(biāo)準(zhǔn)溶液在相同條件進(jìn)行顯色、定容，測出吸光度，按下式計算被測溶液的濃度。k標(biāo)=k測

b標(biāo)=b測所以

要求A與c線性關(guān)系良好，被測樣品溶液與標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度接近，以減少測定誤差。用一份標(biāo)準(zhǔn)溶液即可計算出被測溶液的含量或濃度，方便，操作簡單。3.彼此不相互作用的多組分溶液。它們的吸光度具有加合性.即：A總=A1+A2+A3…+An=ε1bc1+ε2bc2+ε3bc3…+εnbcn三有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)輔助解析（1）200-400nm無吸收峰。飽和化合物，單烯。（2）

270-350nm有吸收峰（ε=10-100）醛酮n→π*躍遷產(chǎn)生的R

帶。（3）

250-300nm有中等強(qiáng)度的吸收峰（ε=200-2000），芳環(huán)的特征吸收（具有精細(xì)解構(gòu)的B帶）。（4）

200-250nm有強(qiáng)吸收峰（ε

104），表明含有一個共軛體系帶。

1.直接獲得的結(jié)構(gòu)信息2.光譜解析注意事項(1)確認(rèn)

max，并算出ε，初步估計屬于何種吸收帶；(2)觀察主要吸收帶的范圍，判斷屬于何種共軛體系；(3)pH值的影響加NaOH紅移→酚類化合物，烯醇。加HCl蘭移→苯胺類化合物。3.分子不飽和度的計算不飽和度指分子結(jié)構(gòu)中達(dá)到飽和所缺一價元素的“對”數(shù)。按下式進(jìn)行不飽和度的計算：

=（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(C，N，H)

。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，驗證譜圖解析的正確性。例：C9H8O2

=（2+29

–8）/2=64.伍德沃德——菲西規(guī)則Woodward-Fieser規(guī)則是計算共軛二烯、多烯烴及共軛烯酮類化合物的經(jīng)驗規(guī)則。該規(guī)則主要以類丁二烯結(jié)構(gòu)作為母體得到一個最大吸收的基數(shù)，然后對連接在母體上的不同取代基以及其他結(jié)構(gòu)因素加以修正，得到一個化合物的總值。伍德沃德—菲西規(guī)則

有一化合物C10H16由紅外光譜證明有雙鍵和異丙基存在，其紫外光譜

max=231nm（ε9000），此化合物加氫只能吸收2克分子H2，，確定其結(jié)構(gòu)。解：①計算不飽和度

=3；兩個雙鍵；共軛？②

max=231nm，

③可能的結(jié)構(gòu)④計算

max

max：232273268268

max=非稠環(huán)二烯+2×烷基取代+環(huán)外雙鍵=217+2×5+5=232（231）寫出最大吸收波長同環(huán)二烯基準(zhǔn)值253兩個共軛雙鍵：＋30×2環(huán)外雙鍵：＋5×3烷基即環(huán)的取代：＋5×5計算值：353實測值：355（1）217+4×5+5=242nm(242nm)(2)217+3×5+5=237nm(3)該例中選同環(huán)二烯作母體.

同環(huán)雙烯

253

一個延伸雙鍵30

三個取代烷基3×5

一個環(huán)外雙鍵5

一個酰氧基0

303nm(304)對λmax的計算，可以幫助確定未知物的結(jié)構(gòu)如脫水反應(yīng)可得產(chǎn)物

或

實測λmax=242nm，計算(I)λmax=217+5×3=232nm

(Ⅱ)λmax=217+5×4+5×l=242nm

因此，結(jié)構(gòu)(Ⅱ)是正確的實際應(yīng)用本章重要計算題舉例例1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：練習(xí)精密稱取B12樣品25.0mg，用水溶液配成100ml。精密吸取10.00ml，置100ml容量瓶中，加水至刻度。取此溶液在