UVVis原理及应用概述学习课程

1、 紫外-可见分光光度法的基本原理 定量分析依据：Lambert-Beer定律 定性和定量分析第1页/共139页第一页，编辑于星期日：七点 二十五分。 又称紫外可见分子吸收光谱法，它是利用某些物质的分子吸收200 800 nm光谱区的辐射来进行分析测定的方法。这种产生于分子价电子在电子能级间的跃迁的光谱，广泛用于无机和有机物质的定性和定量测定。 （近）紫外光区：200400nm 可见光区：400800nm紫外-可见分光光度法（Ultraviolet-visible spectrophotometry, UV-Vis）第2页/共139页第二页，编辑于星期日：七点 二十五分。紫外-可见分光光度法的特

2、点1）与其它光谱分析方法相比，其仪器设备和操作都比较简单，费用少，分析速度快; 2）灵敏度高（10-410-7g/ml）3）选择性好;4）精密度和准确度较高;5）用途广泛第3页/共139页第三页，编辑于星期日：七点 二十五分。1 基本原理 UV-Vis的产生 电子跃迁主要类型 常用术语 吸收带第4页/共139页第四页，编辑于星期日：七点 二十五分。1. 紫外可见吸收光谱的产生电子能级电子能级振动能级振动能级转动能级转动能级分子中电子能级、振动能级和转动能级示意图BA第5页/共139页第五页，编辑于星期日：七点 二十五分。吸收辐射能后： E=Ee+Ev+Er UV-Vis光谱是由分子外层电子跃迁

3、所产生的，属于电子光谱。同时，还伴有分子内部振动能级和转动能级的跃迁，从而使谱带变宽。因此，UV-Vis光谱是带状光谱。第6页/共139页第六页，编辑于星期日：七点 二十五分。2. 电子跃迁主要类型 按照价电子性质不同讨论不同的紫外-可见吸收光谱。以甲醛分子为例： 存在电子，电子，n（p）电子。 第7页/共139页第七页，编辑于星期日：七点 二十五分。分子轨道理论： 成键轨道 成键轨道 n 非键轨道*反键轨道104)。含有不饱和基团的有机物都会产生此跃迁。如乙烯（蒸气）的最大吸收波长 max为162 nm。 分子中若有共轭双键，跃迁所需能量降低， max 增加；共轭系统越长，跃迁所需能量越低，

4、 max 增加到210nm以上。第10页/共139页第十页，编辑于星期日：七点 二十五分。2.3 n*跃迁 此跃迁所需能量最小，辐射波长最长，吸收峰一般都在近紫外区，甚至在可见区。它是含杂原子的不饱和基团如羰基、硝基等中的孤对电子向反键轨道跃迁。其特点是吸收强度弱(在10 100之间) ，属于禁阻跃迁。第11页/共139页第十一页，编辑于星期日：七点 二十五分。2.4 n*跃迁 此跃迁所需能量比较低，吸收峰一般在200nm附近，落于远紫外光区和近紫外光区。具有未共享电子对的一些取代基的饱和有机物都会产生此跃迁。如CH3OH和CH3NH2的n*跃迁产生的吸收分别为183nm和213nm。第12页

5、/共139页第十二页，编辑于星期日：七点 二十五分。2.5 电荷迁移跃迁 所谓电荷迁移跃迁是指用电磁辐射照射化合物时，电子从给予体向与接受体相联系的轨道上跃迁。因此，电荷迁移跃迁实质是一个内氧化-还原的过程，而相应的吸收光谱称为电荷迁移吸收光谱。如 苯酰基取代物在光作用下的异构反应。电荷迁移吸收带的谱带较宽，吸收强度较大（ max104）。第13页/共139页第十三页，编辑于星期日：七点 二十五分。 配位场跃迁包括d - d 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。 吸收峰强烈受配位环境的影响。 例如 Cu2+以水为配位体，吸收峰在794

6、nm处，而以氨为配位体，吸收峰在663nm处。此类光谱吸收强度弱，较少用于定量分析。2.6 配位场跃迁第14页/共139页第十四页，编辑于星期日：七点 二十五分。电子跃迁类型不同，实际跃迁需要的能量不同， 吸收能量的次序为： *n*n* * 150nm n* 200nm * 200nm n* 300nm第15页/共139页第十五页，编辑于星期日：七点 二十五分。常见电子跃迁所处的波长范围及强度第16页/共139页第十六页，编辑于星期日：七点 二十五分。实例 下列结构中所需能量最低和最高的跃迁类型？ CH2=CHCH= CH2 CH3-CH=CH-CHOOCH3第17页/共139页第十七页，编辑

7、于星期日：七点 二十五分。3. 常用术语3.1 发色团 分子中能吸收紫外光或可见光的结构系统叫做发色团或生色团。象C=C、C=O、CC等都是发色团。 发色团的结构不同，电子跃迁类型也不同。一般有* 或n* 跃迁。第18页/共139页第十八页，编辑于星期日：七点 二十五分。常见生色团的吸收光谱第19页/共139页第十九页，编辑于星期日：七点 二十五分。 有些原子或基团，本身不能吸收波长大于200nm的光波，但它与一定的发色团相连时，则可使发色团所产生的吸收峰向长波长方向移动，并使吸收强度增加，这样的原子或基团叫做助色团。一般指带有非键电子对的基团，如-OH、-OR、-NHR、-SH、-Cl、-B

8、r、-I等。3.2 助色团第20页/共139页第二十页，编辑于星期日：七点 二十五分。 某些有机化合物因反应引入含有未共享电子对的基团使吸收峰向长波长移动的现象称为长移或红移（red shift）；相反，使吸收峰向短波长移动的现象称为短移或蓝移（紫移）（blue shift）。3.3 蓝移和红移第21页/共139页第二十一页，编辑于星期日：七点 二十五分。 使吸收强度增加的现象称为浓色效应或增色效应（hyperchromic effect）；使吸收强度降低的现象称为淡色效应或减色效应（hypochromic effect）。 3.4 浓色效应和淡色效应第22页/共139页第二十二页，编辑于星期

9、日：七点 二十五分。 又称吸收曲线，以波长（nm）为横坐标，以吸光度A或吸收系数为纵坐标。 光谱曲线中最大吸收峰所对应的波长相当于跃迁时所吸收光线的波长称为max。和max相应的摩尔吸收系数为max。max104的吸收峰为强带。 max270nm 跃迁的几率小，吸收强度弱，104第29页/共139页第二十九页，编辑于星期日：七点 二十五分。 CH2=CHCH= CH2 max=217nm max=104 CH3-CH=CH-CHO max=217.5nm max=1.5 104 在芳香环上如有发色团取代时，也会出现K带。 苯乙烯max=248nm ； max=1.4 104 ；K带 苯甲醛ma

10、x=249nm ； max=1.1 104 ； K带 第30页/共139页第三十页，编辑于星期日：七点 二十五分。取自德文：benzenoid band（苯型谱带）。它是芳香族化合物的特征吸收带。是由苯环本身的振动及闭合环状共轭双键*跃迁而产生的吸收带，又称苯的多重吸收。4.3 B带第31页/共139页第三十一页，编辑于星期日：七点 二十五分。特点： 在230270nm呈现一宽峰， 中心max =256nm，且具有精细结构（在极性溶剂中测定或苯 环上有取代基时，精细结构消失） 是弱吸收, max =2204.3 B带第32页/共139页第三十二页，编辑于星期日：七点 二十五分。第33页/共13

11、9页第三十三页，编辑于星期日：七点 二十五分。取自德文：ethylenic band（乙烯型谱带）。它是芳香族化合物的另一特征吸收带。 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。4.4 E带第34页/共139页第三十四页，编辑于星期日：七点 二十五分。 E1带： max 184nm左右，强吸收， 4.7104 ，由苯环内乙烯键上的电子被激发所致。 E2带： max 203nm处，中强吸收，7103 ，由苯环的共轭二烯所引起。当苯环上有发色团取代且与苯环共轭时 ，E2带常与K带合并， 同时吸收峰向长波移动。第35页/共139页第三十五页，

12、编辑于星期日：七点 二十五分。例：苯乙酮的三个吸收峰为K（E2）带：max = 240nm，=1.3104B带：max =278nm， =1100 R带：max =319nm， =50OCH3第36页/共139页第三十六页，编辑于星期日：七点 二十五分。苯乙酮的紫外吸收光谱（溶剂：正庚烷）第37页/共139页第三十七页，编辑于星期日：七点 二十五分。 Lambert-Beer定律是物质对光吸收的基本定律，是分光光度法定量分析的依据和基础。 Lambert-Beer定律 吸光系数 光度法的误差2 Lambert-Beer定律定律第38页/共139页第三十八页，编辑于星期日：七点 二十五分。1.

13、吸光度和透光率物质对光的吸收程度：透光率：透光率为透过光的强度It与入射光强度I0之比，用T（）表示： 即 T= It / I0吸光度: 为透光率倒数的对数，用A表示： 即 A=lg1/T=lg I0 /It第39页/共139页第三十九页，编辑于星期日：七点 二十五分。1. 吸光度和透光率第40页/共139页第四十页，编辑于星期日：七点 二十五分。 Lambert：、c一定时：Al Beer： 、 l一定时：Ac 合并两式：A l c（c为吸光物质浓度，l为透光液层厚度） Lambert-Beer定律的物理意义：当一束平行单色光通过含有吸光物质的稀溶液时，溶液的吸光度与吸光物质浓度、液层厚度乘

14、积成正比。2. Lambert-Beer定律第41页/共139页第四十一页，编辑于星期日：七点 二十五分。朗伯朗伯(Lambert)(Lambert)像像 朗伯朗伯 LambertLambert（1728- 17771728- 1777） 出生地：Alsace，France 他发现新的几何观念：当三角形面积逐渐减少时，它的角度和会逐渐增加。Lambert被大家所熟悉的是他在上的研究。第一位提供严谨证法来说明是无理数。在Hermite证明e之前，Lambert早已推测出e及是超越数了。Lambert使得双曲函数Hyperbolic Functions首度有系统的发展，而且在物理学上对光和热的研究

15、有许多创新。因此可知Lambert在数学、物理、天文均有重要的贡献。 第42页/共139页第四十二页，编辑于星期日：七点 二十五分。 Lambert-Beer定律的数学表达式：A= cl 式中比例常数与吸光物质的本性，入射光波长及温度等因素有关，称为吸光系数。吸光系数的物理意义：吸光物质在单位浓度及单位厚度时的吸收度。是物质在一定波长下的特性常数。 作用：定性、定量依据3. 吸光系数第43页/共139页第四十三页，编辑于星期日：七点 二十五分。3.1 摩尔吸光系数 当l以cm，c以mol/L为单位，称为摩尔吸光系数，用 表示。 的单位为L/molcm，它表示在一定的下，物质的浓度为1.0mol

16、/L，液层厚度为1.0cm时溶液的吸光度。clA 第44页/共139页第四十四页，编辑于星期日：七点 二十五分。 在一定的下，溶液浓度为1（即1g/100ml），液层厚度为1.00cm时的吸光度，用 表示。3.2 百分吸光系数%11cmEclEAcm %11第45页/共139页第四十五页，编辑于星期日：七点 二十五分。摩尔吸光系数和百分吸光系数的关系 MEcm10%11%1110cmEM 第46页/共139页第四十六页，编辑于星期日：七点 二十五分。4. 多组分体系-加和性 体系的总吸光度等于各组分吸光度之和 A=lici 前提：各吸光物质间无相互作用 结论： Lambert-Beer定律适用

17、于多组分体系第47页/共139页第四十七页，编辑于星期日：七点 二十五分。5. 吸光度的测定-空白对比法（1）采用光学性质相同、厚度相同的吸收池，装入空白液作参比。（2）调节仪器，使透过参比的透光率为100%。（3）测定被测液的透光率或吸光度A。第48页/共139页第四十八页，编辑于星期日：七点 二十五分。6. 光度法的误差 主要由两方面引起：一是实际情况偏离Beer定律；二是测量误差。第49页/共139页第四十九页，编辑于星期日：七点 二十五分。NoImage根据A= cl关系式，以浓度为横坐标，吸光度为纵坐标作图，应得到一通过原点的直线，称为标准曲线或工作曲线。在实际工作中，当有色溶液的浓

18、度较高时，往往不成直线，这种现象称为偏离朗伯比耳定律。第50页/共139页第五十页，编辑于星期日：七点 二十五分。1）光学因素-入射光为非单色光原因：仪器不能提供纯粹单色光改进：选用性能好，分辨率高的分光光度计选择合适的入射光波长6.1 偏离Beer定律的原因第51页/共139页第五十一页，编辑于星期日：七点 二十五分。2）化学因素-介质的不均性原因：溶液中的吸光物质因浓度的改变而发生离解、缔合、溶剂化以及配合物生成等的变化 ，影响物质对光的吸收能力 。减小方法：控制显色反应的条件适用：稀溶液第52页/共139页第五十二页，编辑于星期日：七点 二十五分。6.2 测量误差clATII 1lglg

19、0由朗伯-比尔定律可知：TTclellnlglog1 微分后除以上式可得浓度的相对误差为：TTTCCln 第53页/共139页第五十三页，编辑于星期日：七点 二十五分。 浓度测量的误差，不但与分光光度计的读数误差（T）有关，而且与透光率T有关。求极值，令2)ln(ln1ln)()(TTTTTTCCT 0)( CC0ln1 T434. 0loglog eTA368. 01 eT第54页/共139页第五十四页，编辑于星期日：七点 二十五分。 当溶液的透光率为36.8%或吸光度为0.434时，浓度的相对误差最小。 T值在6520%或A值在0.20.7之间，浓度相对误差较小，是测量的适宜范围。第55页

20、/共139页第五十五页，编辑于星期日：七点 二十五分。 仪器测量条件的选择 显色反应条件的选择 参比溶液的选择3 分析条件的选择第56页/共139页第五十六页，编辑于星期日：七点 二十五分。1. 仪器测量条件的选择1.1 适宜的吸光度范围 即当A=0.434时，吸光度测量误差最小。 最适宜的测量范围为0.20.7之间。第57页/共139页第五十七页，编辑于星期日：七点 二十五分。 通常是根据被测组分的吸收光谱，选择最强吸收带的最大吸收波长（max ）为入射波长。当最强吸收峰的峰形比较尖锐时，往往选用吸收稍低，峰形稍平坦的次强峰进行测定。 1.2 入射光波长的选择第58页/共139页第五十八页，

21、编辑于星期日：七点 二十五分。 为了选择合适的狭缝宽度，应以减少狭缝宽度时试样的吸光度不再增加为准。一般来说，狭缝宽度大约是试样吸收峰半宽度的十分之一。1.3 狭缝宽度的选择第59页/共139页第五十九页，编辑于星期日：七点 二十五分。 可见分光光度法一般用来测定能吸收可见光的有色溶液。对某些无色或浅色物质进行测定，常利用显色反应将被测组分转变为在可见波长范围有吸收的物质。常见的显色反应有配位反应、氧化还原反应等。2. 显色反应条件的选择第60页/共139页第六十页，编辑于星期日：七点 二十五分。显色反应须满足以下条件：1反应的生成物必须在紫外-可见光区有较强的吸光能力，即摩尔吸光系数较大；2

22、反应有较高的选择性，即被测组分生成的化合物吸收曲线应与共存物质的吸收光谱有明显的差别；3. 反应生成的产物有足够的稳定性，以保证测量过程中溶液的吸光度不变；4. 反应生成物的组成恒定。第61页/共139页第六十一页，编辑于星期日：七点 二十五分。显色条件：1）酸度2）显色剂的用量：过量3）显色时间和温度4）溶剂第62页/共139页第六十二页，编辑于星期日：七点 二十五分。3. 参比溶液的选择 测定试样溶液的吸光度，需先用参比溶液调节T为100% （A为0） ，以消除其它成分及吸收池和溶剂等对光的反射和吸收带来的测定误差。第63页/共139页第六十三页，编辑于星期日：七点 二十五分。参比溶液 3

23、.1 溶剂参比 试样简单、共存其它成分对测定波长吸收弱，只考虑消除溶剂与吸收池等因素； 3.2 试样参比 如果试样基体溶液在测定波长有吸收，而显色剂不与试样基体显色时，可按与显色反应相同的条件处理试样，只是不加入显色剂。第64页/共139页第六十四页，编辑于星期日：七点 二十五分。 3.3 试剂参比 如果显色剂或其它试剂在测定波长有吸收，按显色反应相同的条件，不加入试样，同样加入试剂和溶剂作为参比溶液。 3.4 平行操作参比 用不含被测组分的试样，在相同的条件下与被测试样同时进行处理，由此得到平行操作参比溶液。第65页/共139页第六十五页，编辑于星期日：七点 二十五分。4 紫外可见分光光度计

24、紫外-可见分光光度计的基本结构 0.575光源光源单色器单色器吸收池吸收池检测器检测器显示显示第66页/共139页第六十六页，编辑于星期日：七点 二十五分。第67页/共139页第六十七页，编辑于星期日：七点 二十五分。1.1 光源 基本要求：在仪器操作所需的光谱区域内能够发射连续辐射，有足够的辐射强度和良好的稳定性，而且辐射能量随波长的变化应尽可能小。常用的光源有两类：热辐射光源和气体放电光源1. 主要部件第68页/共139页第六十八页，编辑于星期日：七点 二十五分。 热辐射光源：钨灯和卤钨灯，主要用于可见光区(400 760nm) ； 气体放电光源：氢灯和氘灯，主要用于紫外光区(200 40

25、0nm) 。氘灯氘灯第69页/共139页第六十九页，编辑于星期日：七点 二十五分。 单色器的作用是将光源辐射出的复合光分离成单色光，由狭缝（入射和出射）、准直镜和色散元件组成。 核心部分是色散元件，起分光的作用。 1.2 单色器第70页/共139页第七十页，编辑于星期日：七点 二十五分。800 600 500400入射入射狭缝狭缝准直准直透镜透镜棱棱镜镜聚焦聚焦透镜透镜出射出射狭缝狭缝白白光光红红紫紫1 12 2单色器示意图第71页/共139页第七十一页，编辑于星期日：七点 二十五分。1）棱镜 玻璃：在紫外光区有吸收，只能用于可见光区。 石英：在紫外-可见光区均无吸收，一般只用于紫外光区。2）

26、光栅 已经逐渐取代棱镜，扩大了波长测量范围，改善了波长精度和分辨率。能起分光作用的色散元件主要是棱镜和光栅。第72页/共139页第七十二页，编辑于星期日：七点 二十五分。光光栅栅和和棱棱镜镜分分光光原原理理第73页/共139页第七十三页，编辑于星期日：七点 二十五分。 狭缝是单色器的组成之一，对单色光的纯度起着重要作用。狭缝越窄，单色光越纯；测得的吸收峰越尖锐，但光的强度减弱，影响测定灵敏度。第74页/共139页第七十四页，编辑于星期日：七点 二十五分。 又称比色皿或比色杯，按材料可分为玻璃吸收池和石英吸收池。 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。 1.3 吸收池第75

27、页/共139页第七十五页，编辑于星期日：七点 二十五分。 常见吸收池光程为0.11.0cm，其中1.0cm最常用。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。第76页/共139页第七十六页，编辑于星期日：七点 二十五分。 检测器的作用是检测光信号，并将光信号转变为电信号。类型：（1）光电池：硒光电池（可见） 硅光电池（紫外可见） （2）光电管：蓝（紫）敏光电管 锑铯阴极 红敏光电管 银和氧化铯阴极（3）光电倍增管：将光信号放大106-107倍，灵敏 现今使用的分光光度计大多采用光电管或光电倍增管作为检测器。1.4 检测器第77页/共139页第七十七页，编辑于星期日：七点 二十五分。1

28、）光电管 阴极凹面内侧涂有光敏材料，被足够能量的光子照射后发射电子。当阴极与阳极之间存在电位差时，阴极发射的电子流向阳极形成光电流。光电流的大小与照射光强度成正比。光电流较小，需要放大后才能检测。第78页/共139页第七十八页，编辑于星期日：七点 二十五分。2）光电倍增管 原理与光电管相似，区别在于阴极与阳极之间还有9个倍增极。每个电子经过倍增极时发射出多个新电子，该过程一直重复到第9个倍增极，此时发射出的电子数目大大增加，然后被阳极收集，产生较大的电流，再经放大，显示。这样，大大提高了仪器的灵敏度。第79页/共139页第七十九页，编辑于星期日：七点 二十五分。1.5 信号显示系统功能：信号的

29、处理及读出 常用的记录系统有电位计、检流计、示波器及数据台、数字电压表等第80页/共139页第八十页，编辑于星期日：七点 二十五分。2. 紫外-可见分光光度计的类型2.1 单光束分光光度计 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。2.2 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。2.3 双波长分光光度计 优点：是可以在有背景干扰或共存组分吸收干扰的情况下对某组分进行定量测定。第81页/共139页第八十一页，编辑于星期日：七点 二十五分。第82页/共139页第八十二页，编辑于星期日：七点 二

30、十五分。双光束光度计示意图双光束光度计示意图第83页/共139页第八十三页，编辑于星期日：七点 二十五分。双波长光度计光路示意图第84页/共139页第八十四页，编辑于星期日：七点 二十五分。3. 分光光度计的校正和检验3.1 波长校正3.2 吸光度校正3.3 杂散光的检验3.4 稳定性的检验第85页/共139页第八十五页，编辑于星期日：七点 二十五分。5 紫外-可见吸收光谱与分子结构 化合物的UV-Vis特征，主要取决于分子中发色团与助色团以及它们之间的共轭情况， UV- Vis光谱在研究化合物的结构中，可以推定分子的骨架，判断发色团之间的共轭关系和估计共轭体系中取代基的种类、位置和数目。第8

31、6页/共139页第八十六页，编辑于星期日：七点 二十五分。1. 有机化合物的紫外吸收光谱1.1 饱和化合物 1）饱和烃类化合物：只含有单键（键），只能产生* 跃迁，吸收带位于远紫外区，如甲烷和乙烷的吸收带分别在125nm和135nm。在近紫外区（200400nm）没有吸收（透明），因此在紫外吸收光谱中常用作溶剂。 第87页/共139页第八十七页，编辑于星期日：七点 二十五分。 2）含有杂原子的饱和化合物：除了 * 跃迁，还有n *跃迁，其吸收带在近紫外区的也不多，但若作溶剂使用，可能在200nm以上出现末端吸收，会增强或影响被测组分在该区域的吸收，从而产生测量误差。因此测定波长须大于溶剂的截止

32、波长。第88页/共139页第八十八页，编辑于星期日：七点 二十五分。1.2 不饱和化合物 1）简单的不饱和化合物：由于含有键而具有* 跃迁，* 跃迁能量比*小，但对于非共轭的简单不饱和化合物跃迁能量仍然较高，吸收峰位于远紫外区。如最简单的乙烯化合物，吸收峰在170nm附近，104。 若C=C双键上连接的H原子被烷基取代，可产生超共轭效应，吸收峰红移，烷基取代数越多，红移值越大。第89页/共139页第八十九页，编辑于星期日：七点 二十五分。 若C=C双键上连接的H原子被助色团取代，* 吸收将发生红移，甚至移到紫外光区。原因是助色团中的n电子可以产生p-共轭，使* 跃迁能量降低。 CH2 CH-O

33、CH3 max 190nm CH2 CH-N(CH3)2 max 228nm第90页/共139页第九十页，编辑于星期日：七点 二十五分。 2）共轭烯烃： 在同一分子中，若两个生色团只隔一个单键则形成共轭体系，共轭体系中两个生色团相互影响，其吸收光谱与单一生色团相比，有很大改变：即吸收峰红移，吸收强度增加。共轭体系越长，吸收峰红移越显著。第91页/共139页第九十一页，编辑于星期日：七点 二十五分。化合物 溶剂 max/nm max 1,3-丁二烯 己烷 217 21，000 1,3,5-己二烯 异辛烷 268 43，000 1,3,5,7-辛四烯 环己烷 304 1,3,5,7,9-癸四烯 异

34、辛烷 334 121，000 1,3,5,7,9,11-十二烷基六烯 异辛烷 364 138，000 第92页/共139页第九十二页，编辑于星期日：七点 二十五分。 3）、-不饱和羰基化合物 在、-不饱和醛、酮、酸、酯中，由于C=O与C=C共轭，使n* 、* 跃迁红移。 *：200nm至215250nm （104） n*：280nm至310350nm （100）第93页/共139页第九十三页，编辑于星期日：七点 二十五分。4）芳香族化合物 芳香族化合物在近紫外区显示特征的吸收光谱。苯是最简单的芳香族化合物，具有环状共轭体系，在紫外光区有E1带、E2带和B带三个吸收带，都是由*跃迁产生的。B带是

35、芳香族化合物的特征，对鉴定芳香族化合物很有价值。第94页/共139页第九十四页，编辑于星期日：七点 二十五分。 在苯环上引入取代基，会使苯的*跃迁引起的各吸收带发生位移。 苯环上有取代基时，一般引起B带的精细结构消失，并且各谱带的max发生红移，max值通常增大。 第95页/共139页第九十五页，编辑于星期日：七点 二十五分。i.单取代苯 当引入的基团为助色基团时，取代基对吸收带的影响大小与取代基的推电子能力有关。推电子能力越强，影响越大。顺序为 -O-NH2-OCH3-OH-Br-Cl-CH3当引入的基团为发色基团时，其对吸收谱带的影响程度大于助色基团。影响的大小与发色基团的吸电子能力有关，

36、吸电子能力越强，影响越大。其顺序为 -NO2-CHO-COCH3-COOH-CN-、-COO-SO2NH2-NH3+第96页/共139页第九十六页，编辑于星期日：七点 二十五分。ii 二取代苯 在二取代苯中，由于取代基的性质和取代位置不同，产生的影响也不同。 a 当两个不同类基团对位取代时，由于两个取代基效应相反，产生协同作用，故max产生显著的红移。 效应相反的两个取代基若相互处于间位或邻位时，则二取代物的光谱与各单取代物的区别是很小的。第97页/共139页第九十七页，编辑于星期日：七点 二十五分。例如：N O2NH2NH2NO2N H2N O2N H2N O2 260nm 280nm 38

37、0nm 280nm 282.5nm 第98页/共139页第九十八页，编辑于星期日：七点 二十五分。b 当同类基团取代时，由于效应相同，两个基团不能协同，则吸收峰往往不超过单取代时的波长，且邻、间、对三个异构体的波长也相近。例如： CO O HN O2N O2CO O HN O2CO O HN O2CO O H 230nm 260nm 258nm 255nm 255nm 第99页/共139页第九十九页，编辑于星期日：七点 二十五分。2. 影响紫外吸收光谱的因素 UV-Vis光谱主要取决于分子结构和取代基，但是分子中的结构因素和测定条件也会影响光谱。主要体现在对共轭作用的影响。第100页/共139

38、页第一百页，编辑于星期日：七点 二十五分。2.1 空间位阻的影响 各生色因子处于同一平面才能达到有效共轭，若发色团之间或发色团与助色团之间太拥挤，就会排斥于同一平面之外，使共轭程度降低，跃迁所需能量增大，吸收峰蓝移，吸收强度减小。第101页/共139页第一百零一页，编辑于星期日：七点 二十五分。1）基团异构：共轭体系越大，吸收波长越长，越大；共轭体系越小，吸收波长越短，越小。2）顺反异构：通常顺式异构体由于空间位阻的影响，吸收峰蓝移，吸收强度降低。 max （顺式）max（反式）， max （顺式） 激发态 氢键作用强度：基态激发态 能级的能量下降：基态激发态 实现n*跃迁需要的E增加，故使吸

39、收峰蓝移。2.4 溶剂效应的影响第106页/共139页第一百零六页，编辑于星期日：七点 二十五分。 2）*跃迁所产生的吸收峰随着溶剂极性的增加而向长波长方向移动。 极性：基态激发态 氢键作用强度：基态激发态 能级的能量下降：基态激发态 实现p p*跃迁需要的E增加，故使吸收峰红移。第107页/共139页第一百零七页，编辑于星期日：七点 二十五分。溶剂对n* ，*的影响第108页/共139页第一百零八页，编辑于星期日：七点 二十五分。 体系pH的改变可能引起共轭体系的延长或缩短，从而引起吸收峰位置的改变，对一些不饱和酸、烯醇、酚及苯胺类化合物的紫外光谱影响很大。 2.5 体系pH的影响第109页

40、/共139页第一百零九页，编辑于星期日：七点 二十五分。（a）苯酚的UV光谱图 （b）苯胺的UV光谱图 溶液酸碱性对紫外光谱的影响第110页/共139页第一百一十页，编辑于星期日：七点 二十五分。 酚酚盐，氧上孤对电子增多，p-p p共轭增强，E减小，吸收峰红移。 OHOHH-+O-OHH-+NH3NH2+ 胺胺盐，氮上孤对电子消失，p-p共轭消失，E增大，吸收峰蓝移。 第111页/共139页第一百一十一页，编辑于星期日：七点 二十五分。 在药物成分分析中，可利用紫外吸收光谱变化规律来推断结构中的酸性、碱性基团。如果化合物溶液从中性变为碱性时，吸收峰发生红移，表明该化合物为酸性物质；如果化合物

41、溶液从中性变为酸性时，吸收峰发生蓝移，表明化合物可能为芳胺。 2.5 体系pH的影响第112页/共139页第一百一十二页，编辑于星期日：七点 二十五分。6 紫外-可见吸收光谱的应用 定性鉴别 纯度检查 定量分析 结构分析第113页/共139页第一百一十三页，编辑于星期日：七点 二十五分。1. 定性鉴别 利用UV-Vis光谱对有机化合物进行定性鉴别的主要依据是多数有机化合物具有特征吸收光谱，如吸收光谱的形状、吸收峰数目、各吸收峰的波长位置、强度与相应的吸光系数等。 利用UV -Vis光谱对有机化合物进行定性鉴别，一般采用对比法。第114页/共139页第一百一十四页，编辑于星期日：七点 二十五分。

42、1）比较吸收光谱的特征数据：有些结构相似的化合物max相同，但分子量不同，所以吸光系数存在差别，可用作鉴别依据。2）比较吸光度比值的一致性：有些化合物不只一个吸收峰，可用在不同吸收峰处测得吸光度的比值A1/A2或1/2作为鉴别的依据。3）比较吸收光谱的一致性：如果两者完全相同，则可能是同一种化合物；如果两者有明显差别，则肯定不是同一种化合物。第115页/共139页第一百一十五页，编辑于星期日：七点 二十五分。2. 纯度检查 1）杂质检查：若被检样品在一定的波长范围内无明显吸收而所含杂质有吸收，则检样中含有少量杂质都可用UV-Vis光谱检查出来。 2）杂质的限量检查：可利用吸光度或吸收峰与谷处吸

43、光度的比值来控制药品中杂质的含量。第116页/共139页第一百一十六页，编辑于星期日：七点 二十五分。3. 定量分析 原理： Lambert-Beer定律clAclEAcm%11第117页/共139页第一百一十七页，编辑于星期日：七点 二十五分。Ac3.1 单组分定量分析1）标准曲线法： 用标准品配制一组不同浓度的标准序列，在选定条件下分别测定吸光度，绘制吸光度-浓度曲线，即标准曲线。在相同条件下测出样品的吸光度，然后由标准曲线确定样品溶液的浓度。第118页/共139页第一百一十八页，编辑于星期日：七点 二十五分。2）标准对照法： 在选定波长处，分别测定样品溶液和标准品溶液的吸光度，然后求出样

44、品的含量。 ssxxxxsscAAcclAclA ,第119页/共139页第一百一十九页，编辑于星期日：七点 二十五分。3）吸光系数法： 若吸收池厚度l和吸光系数或E已知，即可根据测得的吸光度A求出被测物浓度： c= A/l 或 c= A/ E l 第120页/共139页第一百二十页，编辑于星期日：七点 二十五分。 适应性1）标准曲线法：有对照品，大量未知样品2）标准对照法：有对照品，A-c关系严格符合Beer定律3）吸光系数法：吸光系数已知，仪器较精密 三种定量分析方法的比较 第121页/共139页第一百二十一页，编辑于星期日：七点 二十五分。 通常吸光系数可从有关文献中查出；也可将被测溶液

45、的吸光度换算成样品的吸光系数，然后与纯品的吸光系数相比较，求算样品中被测组分含量。 %100% sxEEX%100% sxX 第122页/共139页第一百二十二页，编辑于星期日：七点 二十五分。3.2 多组分定量分析多组分体系-加和性 体系的总吸光度等于各组分吸光度之和 A=lici 前提：各吸光物质间无相互作用 结论： Lambert-Beer定律适用于多组分体系第123页/共139页第一百二十三页，编辑于星期日：七点 二十五分。以二元混合组分的测定为例三种情况三种情况： 1）两组分的最大吸收峰互不重合： 即在a组分的最大吸收波长1处，b组分没有吸收；在b组分的最大吸收波长2处，a组分无吸收

46、。 按单组分测定方法测a和b两组分即可。 第124页/共139页第一百二十四页，编辑于星期日：七点 二十五分。第125页/共139页第一百二十五页，编辑于星期日：七点 二十五分。以二元混合组分的测定为例2）两组分的吸收光谱曲线部分重合： 在a组分的最大吸收波长1处，b组分无吸收；但在b组分的最大吸收波长2处，a组分有吸收。NoImagebbaabaaaaclclAAAclA 2222211, 第126页/共139页第一百二十六页，编辑于星期日：七点 二十五分。3）两组分的吸收光谱曲线互相重合： 在a组分的最大吸收波长1处，b组分有吸收；在b组分的最大吸收波长2处，a组分也有吸收。以二元混合组分的测定为例第127页/共139页第一百二十七页，编辑于星期日：七点 二十五分。babaaabbababbabbaababbaabaEEEEEAEAcEEE