紫外-可见吸收光谱分析 (2)

1、紫外-可见吸收光谱分析一、 紫外-可见吸收光谱的产生及基本原理物质对光的选择性吸收 分子的紫外-可见吸收光谱是基于分子内电子跃迁产生的吸收光谱进行分析的一种常用的光谱分析方法。当某种物质受到光的照射时，物质分子就会与光发生碰撞，其结果是光子的能量传递到了分子上。这样，处于稳定状态的基态分子就会跃迁到不稳定的高能态，即激发态：M（基态）+hv-M*（激发态）这就是对光的吸收作用。由于物质的能量是不连续的，即能量上一量子化的。只有当入射光的能量（hv）与物质分子的激发态和基态的能量差相等时才能发生吸收 E=E2-E1= hv=hc/而不同的物质分子因其结构的不同而具有不同的量子化能级，即E不同，故

2、对光的吸收也不同。二、紫外-可见吸收光谱的分析方法1.定性分析紫外-可见吸收光谱定性分析的依据：光吸收程度最大处的波长叫做最大吸收波长，用max表示，同一种吸光物质，浓度不同时，吸收曲线的形状不同，max不变，只是相应的吸光度大小不同，这是定性分析的依据。紫外-可见吸收光谱可用于物质的鉴定及结构的分析，主要是有机化合物尤其是含有共轭体系的有机化合物的分析。由于物质的紫外-可见吸收光谱比较简单，特征性不强且仅能反应分子中生色团及助色团的特征而不是整个分子的特征。2.定量分析紫外-可见吸收光谱定量分析的依据：朗伯-比尔定律。利用紫外光谱进行定量分析，同利用可见光谱进行定量分析的原理相同，都是基于朗

3、伯比耳定律：Abc。近代紫外可见分光光度法发展了一些新的定量分析方法，可以提高测定的灵敏度，消除干扰组分的影响。三、紫外-可见吸收光谱分析的仪器构造和作用紫外吸收光谱仪和分光光度计是紫外-可见吸收光谱分析的主要仪器。紫外吸收光谱仪的基本结构一般有光学系统、机械系统和电学系统三部分组成。1. 光学系统光学系统主要有光源、单色器、一系列透镜、吸收池，检测器和数据处理及显示器组成。其作用是使光束准直，聚焦。（一）光源分光光度计要求有能发射强度足够而且稳定的、具有连续光谱且发光面积小的光源。紫外喝可见区分别用氢灯和钨灯两种光源。（1） 钨灯和卤钨灯钨灯光源使固体炽热发光的光源又称白炽灯。卤钨灯的发光强

4、度比钨灯高，含碘和溴的低压蒸汽，可延长钨丝寿命。（2） 氢灯和氘灯氢灯是一种气体放电发光的光源。由于玻璃吸收紫外光，故灯泡必须具有石英窗或用石英灯管制成。氘灯的发光强度和灯的使用寿命比氢灯增加23倍。（二）单色器紫外-可见分光光度计的单色器是将来自光源的连续光谱按波长顺序色散，并从中分离出一定宽度的谱带。色散元件有棱镜和光栅。（三）吸收池用光学玻璃制成的吸收池只能用于可见光。用熔融石英制的吸收池可同时用于紫外光区和可见光区。（四）检测器一般用于光电效应检测器，近年来光多道检测器。其中，光电池只能拥有谱带宽度较大的低档仪器。光电管中紫敏光电管，为铯银基适用于200625nm；红敏光电管为银氧化铯

5、阴极，用于6251000nm。光电倍增管检测器大大提高了仪器测量灵敏度。光二极管阵列检测器可在极短的时间内获得全光光谱。（五）讯号处理于显测器光电管输出的电信号很弱，需经过放大才能以某种防水袋将测量结果显示出来，其过程包含数学运算，如对数函数、浓度因素等运算乃至微分积分等处理。显示器可由电表指示、数字显示、荧光屏显示、结果打印及曲线扫描等等。2.机械系统机械系统主要有三种传动装置：（1）扫描机构：通过波长扫描带动色散元件连续转动，使单色光的波长成线性变化，同时带动记录纸作匀速转动。（2） 转换机构：在仪器进行连续扫描的过程中，自动进行光栅的切换，光源的切换和适当滤光片的插入。（3） 伺服电机的

6、运转。3.电学系统电学系统有以下三种功能：校正器、转换器，传送器、变送器、传感器、记录仪、有纸记录仪、无纸记录仪（1） 电信号的放大和测量：检测器输出的微弱信号必须经过电压或电流的放大处理才能进行测量。（2） 操作功能控制：通常利用微处理机对仪器各部分功能实行操作控制。（3） 数据处理：利用微机采集数据，并进行数据处理，最后以图形、数据显示或打印的形式提供永久性记录。单光束紫外可见分光光度计的组成如图31所示。 准双光束紫外可见分光光度计 所谓准双光束紫外可见分光光度计，就是有两束光，但只有一只比色皿的紫外可见分光光度计。其中，一束光通过比色皿，另一束光不通过比色皿。不通过比色皿的那束光，主要

7、起抵消光源波动对分析误差影响的作用。准双光束紫外可见分光光度计有两种类型：一种是两束单色光，一只比色皿，两只光电转换器；另一种是一束单色光，一束复合光，一只比色皿，两只光电转换器。 (一)两束单色光 这种准双光束紫外可见分光光度计比较多。目前国内外市场上或用户正在使用的准双光束紫外可见分光光度计，基本上都是这种类型的仪器。这种准双光束紫外可见分光光度计，一般都用硅光电池或光电管作光电转换器。不通过比色皿的这一束光，除作为参考光束外，还有一个很重要的作用，就是用来抵消光源波动，以提高仪器的稳定性。 两束单色光，一只比色皿，两只光电转换器的准双光束紫外可见分光光度计的结构如图32所示。四、紫外-可

8、见吸收光谱分析的应用1.紫外光谱法在中药鉴定中的应用紫外光谱法已广泛应用于化学药物及中草药有效成分的定性定量分析,但以不同方式用于中药材鉴定较晚,自80年代初方逐渐得到应用,.由于该方法用量少,应用方便,具较好的重现性,对于中药材易混品种的鉴别,具独特的优越性,作为中药鉴定的辅助手段之一,近年发展较快.据不完全统计,1981年以来在不同报刊发表有关中药材紫外光谱鉴别方面论文近4篇,对约300种中药材正,伪品作了紫外光谱测定,其中87年以来报道占70以上,并已开始了这方面的较系统研究工作,取得了一定成绩,为使中药鉴定工作向仪器化发展,探索了一条新路;本文较系统全面地综述了该筒域目前研究进展,意在

9、促使紫外光谱法能在中药材鉴定中得到早日推广与应用。如中砖材鉴定。中药材不同产地,不同部位,不同采集时间的紫外光谱研究较早地对不同产地的野生或家种天麻,不同生长期柏大黄进行了紫外光谱研究,而后叉报道了不同产地的钩藤,知母,黄苓,天麻,细辛和不同采收期的人参,刺五加,小爨等药材的研究情况,发现并验证了同种中药材紫外光谱有较好的重现性和特征性,可作为中药材鉴别的依据。2.有机化合物分子结构的推断根据化合物的紫外及可见区吸收光谱可以推测化合物所含的官能团。(1) 在紫外可见区内是透明的，没有吸收峰，则说明不存在共轭体系，可能是烷烃、胺、睛、醇、酸、氯代烃及氟代烃等不含双键或环状共轭体系的化合物。(1)在紫外可见区内是透明的，没有吸收峰，则说明不存在共轭体系，可能是烷烃、胺、睛、醇、酸、氯代烃及氟代烃等不含双键或环状共轭体系的化合物。(2) (2)在210nm250nm区有强吸收带(K吸收带)，可能为含有两个双键的共轭体系所致。在260350nm区有强吸收带，表示有3个5个共轭单位。(3) 在250nm300nm区有弱吸收峰(R吸收带)，表明有n*