分析化学：第五章紫外-可见吸收光谱法

1、光的基本特性,第五章 紫外-可见吸收光谱法,Ultraviolet and visible spectrophotometry UVVis,3,无机化合物的紫外及可见吸收光谱,有机化合物的紫外-可见吸收光谱,概述,紫外分光光度计,紫外吸收光谱的应用,溶剂对紫外吸收光谱的影响,5-1-1 分子吸收光谱的产生,1、分子吸收光谱与分子中电子运动状态 在分子中存在着电子的运动，以及组成分子的各原子间的振动和分子作为整体的转动。分子的总能量可以认为等于这三种运动能量之和。即： E分子= E电子+ E振动+ E转动Ee+ Ev+ Er 如果用 E电子， E振动以及E转动表示各能级差，因此，分子的能量变化E

2、等于各种形式能量变化的总和：,5-1 概述,当用频率为n的电磁波照射分子，而该分子的较高能级与较低能级之差 E恰好等于该电磁波的能量 h时，即有 E = h （ h为普朗克常数） 分子的外层电子吸收外来光辐射产生电子能级跃迁。 也就是说，在微观上出现分子由较低的能级跃迁到较高的能级；在宏观上则透射光的强度变小。 若用一连续辐射的电磁波照射分子，将照射前后光强度的变化转变为电信号，并记录下来，然后以波长为横坐标，以电信号（吸光度 A）为纵坐标，就可以得到一张光强度变化对波长的关系曲线图分子吸收光谱图或紫外可见光谱。 由于电子能级跃迁所产生的光谱叫分子吸收光谱也叫紫外可见光谱。,因为电子跃迁能级差

3、Ee最大：1-20 eV; Ev次之：0.05-1 eV; Er最小：0.05 eV。 所以，在产生电子能级(Electron energy level)跃迁的同时，必然伴随着分子的振动(Vibration)能级和转动(Rotation)能级的跃迁。,因此，电子能级跃迁产生的吸收光谱，包括了大量谱线，并由于这些谱线的重叠而成为连续的吸收带，这就是为什么分子的紫外、可见光谱不是线状光谱，而是带状光谱的原因。,5-1-2 分子吸收光谱的分类,根据吸收电磁波的范围不同，可将分子吸收光谱分为远红外光谱、红外光谱及紫外、可见光谱三类。 分子的转动能级差一般在0.005 0.05eV。产生此能级的跃迁，需

4、吸收波长约为250 25m的远红外光，因此，形成的光谱称为转动光谱或远红外光谱。 分子的振动能级差一般在0.05 1 eV，需吸收波长约为25 1.25m的红外光才能产生跃迁。在分子振动时同时有分子的转动运动。这样，分子振动产生的吸收光谱中，包括转动光谱，故常称为振-转光谱。由于它吸收的能量处于红外光区，故又称红外光谱。,电子的跃迁能差约为1 20 eV，比分子振动能级差要大几十倍，所吸收光的波长约为12.5 0.06m，主要在真空紫外到可见光区，对应形成的光谱，称为电子光谱或紫外、可见吸收光谱。,11,紫外可见分光光度法是利用某些物质的分子吸收光谱在200 800 nm(1100nm)光谱区

5、的辐射来进行分析测定的方法。这种分子吸收光谱主要产生于价电子和前线分子轨道上的电子能级间的跃迁。广泛用于无机和有机物质的定性和定量测定。,紫外可见分光光度法,物质不同,其结构不同或者说其分子能级的能量(各种能级能量总和)或能量间隔不同。因此不同物质将选择性地吸收不同波长或能量的外来辐射，这是紫外-可见光谱法定性分析的基础。 定性分析具体做法是让不同波长的光通过待测物，经待测物吸收后，测量其对不同波长光的吸收程度(吸光度A)，以吸光度A为纵坐标，辐射波长为横坐标作图，得到该物质的吸收光谱或吸收曲线，据吸收曲线的特性(峰强度、位置及数目等)研究分子结构。,13,紫外可见吸收光谱示意图,末端吸收,最

6、强峰,肩峰,峰谷,次强峰,max min ,A,14,-胡罗卜素,咖啡因,阿斯匹林,丙酮,几种有机化合物的分子吸收光谱图。,白光是一种混合光，它由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等7色光按一定比例混合而成。 如某两种颜色的光按照一定比例混合，成为了白光，那么这两种光称互补色光。对应的两种颜色称互为补色。 当一束白光照射溶液时,一些波长的光被吸收,另一些则透过. 透射光刺激人眼而感到颜色的存在。溶液的颜色由透射光波长决定。,5-1-3 吸收光谱的特征及其表示方法,一、物质呈现的颜色（补充） CuSO4溶液为何是蓝色的?,物质颜色和吸收光颜色之间的关系,1760年，波格的学生朗白（Lambert）发现，

7、如果溶液的浓度一定，则光的吸收程度A与液层的厚度b成正比,朗白定律 A= lg(I0/I)=k1b A吸光度；I0-入射光强度；I透射光强度；k1比例常数；b-液层厚度（光程长度）,二、 朗伯-比耳定律,1852年，比耳（Beer）发现：当单色光通过液层厚度b一定的有色溶液时，溶液的吸光度A与溶液浓度C成正比：比耳定律 A= lg(I0/I)= k2 C （ C-有色溶液的浓度 k2-比例常数 ）,将朗白定律与比耳定律合并起来，称为朗白比耳定律: A = lg(I0/I) = K b c 该公式的物理意义为：当一束平行单色光通过单一均匀的、非散射的吸光物质（理想溶液）时，溶液的吸光度与溶液的浓

8、度和液层厚度的乘积成正比。该定律适用于溶液，也适用于其他均匀非散射的吸光物质（气体、固体），是各类 吸光光度法定量分析的依据。,1. 吸光系数a b C c - gL-1、 b - cm，- Lg-1cm-1 称吸光系数a a b c 2. 摩尔吸光系数 b c c - molL-1， b - cm ，- Lmol-1cm-1 称摩尔吸光系数 b c,三、吸光系数与摩尔吸光系数,（1）是吸光物质在特定波长和溶剂情况下的一个特征常数，数值上等于1 molL-1吸光物质在1 cm光程中的吸光度A； （2）影响值的因素： 内因-吸光物质分子结构（结构不同，不同）； 外因入射光波长（波长不同，不同）；

9、 （3）是吸光物质吸光能力的量度 它可作定性鉴定参数，也可用以估量定量方法的灵敏度：值愈大，方法灵敏度愈高。,通常，在max处： 105 超高灵敏的方法 （6-10）104 高灵敏的方法 （2-6）104 中灵敏的方法 2 104 不灵敏的方法,（4）表观摩尔吸光系数（）：由实验结果计算时，常以被测物质的总浓度代替吸光物质的浓度，这样计算的值实际上是表观摩尔吸光系数。 （5）与a 的关系为： = M a 式中M为物质的摩尔质量,例1：铁（）浓度为5.010-4 gL-1的溶液,与1,10-邻二氮杂菲反应,生成橙红色络合物.该络合物在波长508 nm ,比色皿厚度为2cm时,测得A=0.190

10、。计算1,10-邻二氮杂菲亚铁的a及。(已知铁的相对原子质量为55.85) 解：根据比耳定律 A = a b c 得： a = A/ b c = 0.190/(25.010-4) =190 Lg-1cm-1 = M a = 55.85190 = 1.1104 Lmol-1cm-1,定量分析时，通常液层厚度是相同的，按照比尔定律，浓度与吸光度之间的关系应该是一条通过直角坐标原点的直线。但在实际工作中，往往会偏离线性而发生弯曲。若在弯曲部分进行定量，将产生较大的测定误差,四、 偏离朗伯一比尔定律的因素,（一）非单色光所引起的偏离 朗伯一比尔定律只对一定波长的单色光才能成立，但在实际工作中，即使质量

11、较好的分光光度计所得的入射光，仍然具有一定波长范围的波带宽度。在这种情况下，吸光度与浓度并不完全成直线关系，因而导致了对朗伯一比尔定律的偏离。所得入射光的波长范围越窄，即“单色光”越纯，则偏离越小。,（二）非吸收作用引起的偏离 非吸收作用引起的对朗伯一比尔定律的偏离，主要有散射效应和荧光效应，一般情况下荧光效应对分光光度法产生的影响较小。 散射效应：朗伯一比尔定律只适用于十分均匀的吸收体系。当待测液的体系不是很均匀时（呈胶体、乳浊、悬浮状态，），入射光通过待测液后将产生光的散射而损失，导致吸收体系的透过率减小，造成实测吸光值增加，导致对朗伯比尔定律的偏离。,荧光效应: 当入射光通过待测液，若吸

12、光物质分子吸收辐射能后所产生的激发态分子以发射辐射能的方式回到基态而发射荧光，结果必然使待测液的透光率相对增大，造成实测吸光值减小。 （二）化学反应引起的偏离 溶质的离解、缔合、互变异构及化学变化也会引起偏离。其中有色化合物的离解是偏离朗伯比尔定律的主要化学因素。 溶液稀释时，上述平衡向右，离解度增大。所以当溶液体积增大一倍时，Fe(SCN)3的浓度不止降低一半，故吸光度降低一半以上，导致偏离朗伯比尔定律。,课堂练习 1、 物质的紫外 可见吸收光谱产生的原因是什么？ 答：原子核外层电子能级的跃迁 2、紫外可见吸收光谱主要决定于什么？ 答：分子的电子结构 3、分子运动包括有电子相对原子核的运动（

13、E电子）、核间相对位移的振动（E振动）和转动（E转动）这三种运动的能量大小顺序为 答：E电子E振动E转动,4、符合朗伯-比尔定律的一有色溶液，当有色物质的浓度增加时，最大吸收波长和吸光度分别是如何变化的？ 答：不变、增加 5、朗伯-比尔定律的吸光系数(a)和摩尔吸光系数()值的单位各是什么？ 答： L g-1 cm-1和 L mol-1 cm-1,(一)电子跃迁类型 有机化合物中可能包含三类电子：电子、电子、n电子。,当外层电子或前线轨道的电子吸收紫外、可见辐射光后，就从基态向激发态(反键轨道)跃迁。主要有四种跃迁所需能量大小顺序为：n n ,5-2 有机化合物的紫外-可见吸收光谱,例如,（二

14、）饱和烃及其取代衍生物的紫外光谱,1、饱和烃类 饱和烃分子中只含有键，因此只能产生-*跃迁，即电子从成键轨道（）跃迁到反键轨道（ *）。饱和烃的分子吸收光谱出现在远紫外区；最大吸收峰波长200 nm，已超出紫外、可见分光光度计的测量范围。 例：甲烷的max为125nm , 乙烷max为135nm。 只能被真空紫外分光光度计检测到； 作为溶剂使用；,2.饱和烃的取代衍生物,饱和烃的取代衍生物(含非键电子的N、O、S和卤素等杂原子)如卤代烃，其卤素原子上存在n电子，可产生n* 的跃迁。 n* 的能量低于*。 吸收波长为150250nm，大部分在远紫外区，近紫外区仍不易观察到。,（三）不饱和烃和共轭

15、烯烃及其取代衍生物的紫外光谱,1、不饱和烃类 在不饱和烃类分子中，除含有键外，还含有键，它们可以产生*和*两种跃迁。 *跃迁的能量小于 *跃迁。吸收波长处于远紫外区的近紫外端或近紫外区，max一般在104Lmol1cm1以上，属于强吸收。 例如，在乙烯分子中， *跃迁的max为162nm，max为: 1104 Lmol-1cm1。,C=C 发色基团，,助色基团取代， （K带)发生红移。,2、共轭烯烃 在不饱和烃类分子中，当有两个以上的双键共轭时，随着共轭系统的延长， *跃迁的吸收带 将明显向长波方向移动，吸收强度也随之增强。 在共轭（非封闭体系）体系中， *跃迁产生的吸收带又称为K带。,3、羰

16、基化合物 羰基化合物含有C=O基团。 C=O基团主要可产生*、 n* 、n*三个吸收带。 n*吸收带又称R带，落于近紫外或紫外光区。 醛、酮、羧酸及羧酸的衍生物（酯、酰胺）等，都含有羰基。由于醛酮这类物质与羧酸及羧酸的衍生物（酯、酰胺）等在结构上的差异，因此它们n*吸收带的光谱区稍有不同。 因为羧酸及羧酸的衍生物（酯、酰胺）的羰基上的碳原子直接连结含有未共用电子对的助色团，如-OH、 -NH2 、-OR等，由于这些助色团上的n电子与羰基双键的电子产生n共轭，导致*轨道的能级有所提高，但这种共轭作用并不能改变n轨道的能级，因此实现n* 跃迁所需的能量变大，使n*吸收带蓝移至210nm左右。, Y

17、=H,R n * 180-190nm * 150-160nm（K） n * 275-295nm（R） Y= -NH2,-OH,-OR 等助色基团,K 带红移， R 带兰移，,又如，不饱和醛酮 K带红移：165250nm R 带兰移：290310nm,例如,4、苯及其衍生物,苯有三个吸收带，它们都是由*跃迁引起的。E1带出现在180nm（MAX = 60，000）； E2带出现在204nm（ MAX = 8，000 ）；B带出现在255nm （MAX = 200）。 含取代基时， B带简化，红移。,乙酰苯紫外光谱图,羰基双键与苯环共扼： K带强；苯的E带与K带合并，红移； 取代基使B带简化； 由

18、于甲基的斥电子作用使氧上的孤对电子： R带，跃迁禁阻，弱；,4、稠环芳烃及杂环化合物,稠环芳烃，如萘、蒽、芘等，均显示苯的三个吸收带，但是与苯本身相比较，这三个吸收带均发生红移，且强度增加。随着苯环数目的增多，吸收波长红移越多，吸收强度也相应增加。 当芳环上的-CH基团被氮原子取代后，则相应的氮杂环化合物（如吡啶、喹啉）的吸收光谱，与相应的碳化合物极为相似，即吡啶与苯相似，喹啉与萘相似。,1、 试估计下列化合物中，何者吸收的光波最长？何者最短？为什么？ 答：化合物（c）吸收的光波最长，化合物（b）吸收的光波最短。吸收波长随着共轭体系的增大向长波移动。 2、苯基化氧有两种异构形式存在：CH3C(

19、CH3)CHCOCH3 (I) 和 CH2C(CH3)CH2COCH3 (II)一个在235nm处有最大吸收，max为12000，另一个在220nm以外无高强吸收，鉴别各属于哪一个异构体。 答：在235nm处有最大吸收，max为12000 Lcm-1mol-1为异构体，因为该异构体中存在共轭双键，吸收波长较长，吸收强度也较大。在220nm以上无高强吸收的为异构体。,课堂练习,5-2-2 基本术语,1、生色团： 最有用的紫外可见光谱是由和n跃迁产生的。这两种跃迁均要求有机物分子中含有不饱和基团。这类含有键的不饱和基团称为生色团。简单的生色团由双键或叁键体系组成，如乙烯基、羰基、亚硝基、偶氮基NN

20、、乙炔基、腈基CN等。 2、助色团： 有一些含有n电子的基团(如OH、OR、NH、NHR、X等)，它们本身没有生色功能(不能吸收200nm的光)，但当它们与生色团相连时，就会发生n共轭作用，增强生色团的生色能力(吸收波长向长波方向移动，且吸收强度增加)，这样的基团称为助色团。,苯环上发色基团对吸收带的影响,苯环上助色基团对吸收带的影响,3、红移与蓝移,有机化合物的吸收谱带常常因引入取代基或改变溶剂使最大吸收波长max和吸收强度发生变化: max向长波方向移动称为红移，向短波方向移动称为蓝移 (或紫移)。吸收强度即摩尔吸光系数增大或减小的现象分别称为增色效应或减色效应，如图所示。,48,1）共轭

21、体系的存在-红移 如CH2=CH2的-*跃迁，max=165200nm；而1,3-丁二烯，max=217nm 2）异构现象：使异构物光谱出现差异。 如CH3CHO含水化合物有两种可能的结构：CH3CHO-H2O及CH3CH(OH)2; 已烷中，max=290nm，表明有醛基存在，结构为前者；而在水溶液中，此峰消失，结构为后者。 3）空间异构效应-红移 如CH3I(258nm), CH2I2(289nm), CHI3(349nm),还有下述情况可引起红移或蓝移（补充）,49,4）取代基：红移或蓝移。 取代基为含孤对电子，如-NH2、-OH、-Cl，可使分子红移；取代基为斥电子基，如-R，-OCO

22、R，则使分子蓝移。 苯环或烯烃上的H被各种取代基取代，多产生红移。 5）pH值：红移或蓝移 苯酚在酸性或中性水溶液中，有210.5nm及270nm两个吸收带；而在碱性溶液中，则分别红移到235nm和 287nm（p- 共轭）.,4、吸收带分类,R带 它是由n* 跃迁产生的吸收带，该带的特点是吸收强度很弱，max100，吸收波长一般在270nm以上。 K带 K带（取自德文： konjuierte 共轭谱带）。它是由共轭体系的* 跃迁产生的。它的特点是：跃迁所需要的能量较R吸收带大，摩尔吸收系数max104。K吸收带是共轭分子的特征吸收带，因此用于判断化合物的共轭结构。紫外-可见吸收光谱中应用最多

23、的吸收带。,B带 B带（取自德文：benzenoid band, 苯型谱带）。它是芳香族化合物的特征吸收带。是苯环振动及* 重叠引起的。在230270nm之间出现精细结构吸收，又称苯的多重吸收。 E-带 E带（取自德文：ethylenic band，乙烯型谱带）。它也是芳香族化合物的特征吸收之一。E带可分为E1及E2两个吸收带，二者可以分别看成是苯环中的乙烯键和共轭乙烯键所引起的，也属* 跃迁。,E1带的吸收峰在184nm左右，吸收特别强，max104，是由苯环内乙烯键上的电子被激发所致， E2带在203nm处，中等强度吸收（max=7 400）是由苯环的共轭二烯所引起。当苯环上有发色基团取代

24、并和苯环共轭时，E带和B带均发生红移，E2带又称为K带。,53,小结： R带 n* 弱吸收 K带 *强吸收 共轭 B带 *中吸收 E带 *强吸收,苯环,无机化合物产生紫外、可见吸收光谱的电子跃迁形式，一般分为两大类：电荷迁移跃迁和配位场跃迁。 5-3-1电荷迁移跃迁 无机配合物有电荷迁移跃迁产生的电荷迁移吸收光谱。 在配合物的中心离子和配位体中，当一个电子由配体的轨道跃迁到与中心离子相关的轨道上时，可产生电荷迁移吸收光谱。,5-3 无机化合物的紫外及可见吸收光谱,不少过渡金属离子与含生色团的试剂反应所生成的配合物以及许多水合无机离子，均可产生电荷迁移跃迁。 此外，一些具有d10电子结构的过渡元

25、素形成的卤化物及硫化物，如AgBr、HgS等，也是由于这类跃迁而产生颜色。 电荷迁移吸收光谱出现的波长位置，取决于电子给予体和电子接受体相应电子轨道的能量差。,例如： h Fe3+CNS Fe2+CNS,5-3-2配位场跃迁 配位场跃迁包括d - d 跃迁和f - f 跃迁。元素周期表中第四、五周期的过渡金属元素分别含有3d和4d轨道，镧系和锕系元素分别含有4f和5f轨道。在配体的存在下，过渡元素五 个能量相等的d轨道和镧系元素七个能量相等的f轨道分别分裂成几组能量不等的d轨道和f轨道。当它们的离子吸收光能后，低能态的d电子或f电子可以分别跃迁至高能态的d或f轨道，这两类跃迁分别称为d - d

26、 跃迁和f - f 跃迁。由于这两类跃迁必须在配体的配位场作用下才可能发生，因此又称为配位场跃迁。,例：H2O的配位场强度NH3的配位场强度 Cu(H2O)42+ 吸收峰在794 nm 浅蓝色 Cu(NH3)42+ 吸收峰在663 nm 深蓝色 一些配位体配位场强度顺序 I- Br- Cl-F-OH- C2O42- =H2O SCN- 吡啶=NH3 乙二胺联吡啶邻二氮菲 NO2- CN- dd跃迁跃迁概率较小, 很小，一般只有0.1100 L. mol-1，定量分析价值不大,可用于配合物的结构研究,60,回顾： 1、讨论了紫外光谱产生的原因； 2、有机化合物能级跃迁的类型； 3、无机化合物能级

27、跃迁的类型； 4、吸收峰的波长和强度与结构（内因）有关 1）共轭体系的存在-红移 2）取代基：取代基为含孤对电子，如-NH2、-OH、-Cl，可使波长红移；取代基为斥电子基，如-R，-OCOR，则使波长蓝移。 那么，外界因素（如，溶剂）对紫外光谱有什么影响呢？,61,第四节 溶剂对紫外吸收光谱的影响,1.溶剂的极性对最大吸收波长的影响,一般来说,随着溶剂极性增大, * 跃迁吸收峰红移, n * 跃迁吸收峰紫移。,表5.4 溶剂对亚异丙酮吸收带的影响,极性溶剂对两种跃迁能级差的影响,63,2.对光谱精细结构和吸收强度的影响,非极性 极性 n *跃迁：兰移； ； *跃迁：红移； ；,随着溶剂极性的

28、增大,分子振动受到限制,精细结构就会逐渐消失,合并为一条宽而低的吸收带；,在进行紫外光谱法分析时，必须正确选择溶剂。选择溶剂时注意下列几点： （1）溶剂应能很好地溶解被测试样，溶剂对溶质应该是惰性的。即所成溶液应具有良好的化学和光化学稳定性。 （2）在溶解度允许的范围内，尽量选择极性较小的溶剂。 （3）溶剂在样品的吸收光谱区应无明显吸收。 下表列出紫外、可见吸收光谱中常用的溶剂，以供选择时参考。,65,表5.5 常用紫外可见测定的溶剂,1、 采用什么方法，可以区别n* 和*跃迁类型？ 答：它们的摩尔吸收系数差异很大，故可用摩尔吸收系数不同加以区别；也可在不同极性溶剂中测定最大吸收波长，观察红移

29、和紫移，以区别这两种跃迁类型。 2、 （CH3）3N能发生n*跃迁，其max为227nm（=900 L cm-1 mol-1），试问，若在酸中测定时，该峰会怎样变化？为什么？ 答：消失，在酸溶液中分子失去氮原子上未成键的n电子，因此不能产生n 。,课堂练习,3、 某化合物的max（己烷）305 nm，其中max（乙醇）307 nm，试问，该吸收是由n*还是*跃迁引起？ 答： ，溶剂极性增加，波长红移。,课堂练习,4、 某化合物在乙醇中max287 nm，其在二氧六环中max295 nm，试问，引起该吸收的跃迁为何种类型？ 答：n ，溶剂极性增加，波长兰移。,5-5 紫外-可见分光光度计,5-5

30、-1 紫外-可见分光光度计的基本构造 紫外-可见分光光度计的基本结构是由五个部分组成：即光源、单色器、吸收池、检测器和信号指示系统。,（一）光源 在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光谱，具有足够的辐射强度、较好的稳定性、较长的使用寿命。 可见光区：钨灯作为光源，其辐射波长范围在3202500 nm。 紫外区：氢、氘灯。发射180375 nm的连续光谱。,（二）单色器 将光源发射的复合光分解成单色光并可从中选出一任波长单色光的光学系统。 入射狭缝：光源的光由此进入单色器； 准光装置：透镜或返射镜使入射光成为平行光束 色散元件：将复合光分解成单色光；棱镜或光栅 聚焦装置：透镜或凹面反射镜，将分

31、光后所得单色光聚焦至出射狭缝； 出射狭缝。,棱镜有玻璃和石英两种材料。它们的色散原理是依据不同的波长光通过棱镜时有不同的折射率而将不同波长的光分开。由于玻璃可吸收紫外光，所以玻璃棱镜只能用于350 3200 nm的波长范围，即只能用于可见光域内。石英棱镜可使用的波长范围较宽，可从185 4000nm，即可用于紫外、可见和近红外三 个光域。 光栅是利用光的衍射与干涉作用制成的，它可用于紫外、可见及红外光域，而且在整个波长区具有良好的、几乎均匀一致的分辨能力。它具有色散波长范围宽、分辨本领高、成本低、便于保存和易于制备等优点。缺点是各级光谱会重叠而产生干扰。,入射、出射狭缝，透镜及准光镜等光学元件

32、中狭缝在决定单色器性能上起重要作用。狭缝的大小直接影响单色光纯度，但过小的狭缝又会减弱光强。 （三）吸收池 吸收池用于盛放分析试样，一般有石英和玻璃材料两种。石英池适用于可见光区及紫外光区，玻璃吸收池只能用于可见光区。为减少光的损失，吸收池的光学面必须完全垂直于光束方向。在高精度的分析测定中（紫外区尤其重要），吸收池要挑选配对。因为吸收池材料的本身吸光特征以及吸收池的光程长度的精度等对分析结果都有影响。,（四）检测器 检测器的功能是检测信号、测量单色光透过溶液后光强度变化的一种装置。 常用的检测器有光电池、光电管和光电倍增管等。 硒光电池对光的敏感范围为300800nm，其中又以500 600

33、nm最为灵敏。这种光电池的特点是能产生可直接推动微安表或检流计的光电流，但由于容易出现疲劳效应而只能用于低档的分光光度计中。 光电管在紫外-可见分光光度计上应用较为广泛。 光电倍增管是检测微弱光最常用的光电元件，它的,灵敏度比一般的光电管要高200倍，因此可使用较窄的单色器狭缝，从而对光谱的精细结构有较好的分辨能力。 （五）信号指示系统 它的作用是放大信号并以适当方式指示或记录下来。常用的信号指示装置有直读检流计、电位调节指零装置以及数字显示或自动记录装置等。很多型号的分光光度计装配有微处理机，一方面可对分光光度计进行操作控制，另一方面可进行数据处理。,5-5-2 仪器类型,紫外-可见分光光度

34、计的类型很多，但可归纳为三种类型，即单光束分光光度计、双光束分光光度计和双波长分光光度计。 1，单光束分光光度计 经单色器分光后的一束平行光，轮流通过参比溶液和样品溶液，以进行吸光度的测定。这种简易型分光光度计结构简单，操作方便，维修容易，适用于常规分析。,2，双光束分光光度计 经单色器分光后经反射镜分解为强度相等的两束光，一束通过参比池，一束通过样品池。 光度计能自动比较两束光的强度，此比值即为试样的透射比，经对数变换将它转换成吸光度并作为波长的函数记录下来。 双光束分光光度计一般都能自动记录吸收光谱曲线。由于两束光同时分别通过参比池和样品池，还能自动消除光源强度变化所引起的误差。,单波长单

35、光束分光光度计,2、双光束分光光度计 经单色器分光后经反射镜分解为强度相等的两束光，一束通过参比池，一束通过样品池。 光度计能自动比较两束光的强度，此比值即为试样的透射比，经对数变换将它转换成吸光度并作为波长的函数记录下来。 双光束分光光度计一般都能自动记录吸收光谱曲线。由于两束光同时分别通过参比池和样品池，还能自动消除光源强度变化所引起的误差。,单波长双光束分光光度计 参比池,3，双波长分光光度计 由同一光源发出的光被分成两束，分别经过两个单色器，得到两束不同波长（1和2）的单色光，利用切光器使两束光以一定的频率交替照射同一吸收池,1为选为的测定波长，一般为待测物质的max 2为选为的参比波

36、长，一般为待测物质的min 测得的是样品在两种波长1和2处的吸光度之差A， A为扣除了背景吸收的吸光度 A=A 1 -A 2= （ 1 -2） CL 优点： （1）大大提高了测定准确度，可完全扣除背景 （2）可用于微量组分的测定 （3）可用于混浊液和多组分混合物的定量测定,图5.7 双波长分光光度计原理图,5-5-3 仪器的主要性能指标 1、光度的准确度：是指样品在最大吸收波长处吸光度的测量值与真实值间的偏差，该偏差越小，说明仪器的准确度越高。 国际上通常采用吸光度的准确度来表示仪器的光度准确度，常用酸性重铬酸钾法进行检测。 2、波长准确度：是指仪器指示器上所指示的波长与实际所输入的波长值之间

37、的符合程度，常用波长误差来表示。 波长准确度常用稀土玻璃进行检测。,3、杂散光：是分光光度法测量中的主要误差来源。 4、分辨率：指仪器对相邻两吸收带可分辨的最小波长的间隔能力。 5、光谱带宽：是指从单色器射出的单色光最大强度的1/2处的谱带宽度。 6、基线稳定度与平直度：指仪器在不放置样品时扫描100%T线和0%T线时读数偏离的程度或基线弯曲的程度。,88,5-6 紫外可见吸收光谱法的应用 不同的有机化合物具有不同的吸收光谱，可进行简单的定性分析，但吸收光谱较简单，只能用于鉴定共轭发色团，推断未知物骨架，可进行定量分析及测定配合物配位比和稳定常数 一 、定性分析： (一）比较吸收光谱法 根据化

38、合物吸收光谱的形状、吸收峰的数目、强度、位置进行定性分析 待测样品 相同条件 样品谱 标准物质 标准谱,89,（二）计算max的经验规律,用经验规则计算不饱和有机化合物的max并与实测值进行比较，然后确认物质的结构。 常用的规则是Wood Ward（伍德瓦特）规则，可计算共轭多烯及，不饱和醛酮化合物。,90,1. 共轭多烯的max计算 链状共轭二烯 单环共轭二烯 异环共轭二烯 同环共轭二烯,max,217nm 217nm 214nm 253nm,骨架母体,91,增加值：延伸一个共轭双键 +30nm 增加一个烷基或环基取代 +5nm 增加一个环外双键 +5nm 助色团取代 ： -Cl 或 Br

39、+5 nm -OR 烷氧基 +6 nm,对连接在母体电子体系上的不同取代基以及其它结构因素加以修正,92,注： 环外双键 是指C=C双键直接与环相连，其中一个C在环上，C= ,另一个C在环外。 同环二烯与异环二烯同时共存时，按同环二烯计算。,93,例1：,基本值nm 两个烷基取代 nm 计算值 max 227 nm 实测值 max 226 nm,94,例：,基本值： 17 nm 加一个环外双键nm 加四个烷基取代nm 计算值max nm 实测值 max nm,95,增加值 同环共轭二烯 +39nm 每增加一个共轭双键 +30nm 每增加一个环外双键 +5nm 共轭双键上增加烷基或环基取代 位

40、+10nm 位 +12nm 位及以上 +18nm,96,例：,环状： 基本值 215nm 共轭双键 +30nm 位烷基取代 +18nm 环外双键 +5nm 计算值max 268nm,97,(三)纯度检查,如果一化合物在紫外区没有吸收峰，而其杂质有较强吸收，就可方便的检出该化合物中的痕量杂质。 例如要鉴定甲醇和乙醇中的杂质苯，可利用苯在254nm处的B吸收带，而甲醇或乙醇在此波长范围内几乎没有吸收。 又如四氯化碳中有无二硫化碳杂质，只要观察在318nm处有无二硫化碳的吸收峰即可。,98,用紫外可见吸收光谱鉴定未知物的结构较困难，因谱图简单，吸收峰个数少，主要表现化合物的发色团和助色团的特征。 利

41、用紫外可见吸收光谱可确定有机化合物中不饱和基团，还可区分化合物的构型、构象、同分异构体,二、结构分析,99,紫外可见吸收光谱中有机物发色体系信息分析的一般规律是： 若在200750nm波长范围内无吸收峰，则可能是直链烷烃、环烷烃、饱和脂肪族化合物或仅含一个双键的烯烃等。 若在270350nm波长范围内有低强度吸收峰(10100Lmol-1cm-1),（n* 跃迁），则可能含有一个简单非共轭且含有n电子的生色团，如羰基。,100,若在20300nm波长范围内有中等强度的吸收峰则可能含苯环，假设有精细结构的话，可能是苯环的特征吸收。 若在210250nm波长范围内有强吸收峰，则可能含有2个共轭双键

42、；若在260350nm波长范围内有强吸收峰，则说明该有机物含有3个或3个以上共轭双键。 若该有机物的吸收峰延伸至可见光区，则该有机物可能是长链共轭或稠环化合物。,101,2.光谱解析注意事项,(1) 确认max，并算出，初步估计属于何种吸收带； (2) 观察主要吸收带的范围，判断属于何种共轭体系；,102,3. 分子不饱和度的计算,定义： 不饱和度是指分子结构中达到饱和所缺一价元素的“对”数。 如：乙烯变成饱和烷烃需要两个氢原子，不饱和度为1。 计算： 若分子中仅含一，二，三，四价元素(H，O，N，C)，则可按下式进行不饱和度的计算： = （2 + 2n4 + n3 n1 ）/ 2 n4 ，

43、n3 ， n1 分别为分子中四价，三价，一价元素数目。 作用： 由分子的不饱和度可以推断分子中含有双键，三键，环，芳环的数目，验证谱图解析的正确性。 例： C9H8O2 = （2 +29 8 ）/ 2 = 6,103,4. 解析示例,有一化合物C10H16由红外光谱证明有双键、六元环和异丙基存在，其紫外光谱 max=231 nm（ 9000），此化合物加氢只能吸收一分子H2，确定其结构。,解：计算不饱和度 = 3；两个双键；共轭？加一分子氢 max=231 nm， 可能的结构 计算 max, max：232 273 268 268, max =异环二烯+2 环残基+环外双键 =217+25+5

44、=232（231）,104,立体结构和互变结构的确定,顺式：max=280nm； max=10500 反式：max=295.5 nm；max=29000 共平面产生最大共轭效应， max大,互变异构：,酮式：max=204 nm；无共轭 烯醇式：max=243 nm,105,三、 定量分析 应用范围：无机化合物，测定主要在可见光区， 大约可测定50多种元素 有机化合物，主要在紫外区 1. 单组分物质的定量分析 测定条件： 选择合适的分析波长（max） A：0.2-0.8 选择适当的参比溶液,106,（1）比较法： 在一定条件下，配制标准溶液和样品溶液， 在max下测 A 标准溶液 As=CsL 被测溶液 Ax=CxL Cx=CsAx/As 注意： Cs 与 Cx大致相当,107,（