紫外可见吸收光谱法

1、 - 1 - - 2 - 根据溶液中物质的分子或离子对紫外和可见光谱区辐射能的吸收来研究物质的组成和结构的方法，包括比色分析法与分光光度法。比较有色溶液深浅来确定物质含量的方法，属于可见吸收光度法的的范畴。使用分光光度计进行吸收光谱分析的方法。 - 3 -u远紫外光区：远紫外光区：10-200 nm； u近紫外光区：近紫外光区：200-400 nm；u可见光区：可见光区：400-780 nm。u仪器较简单，价格较便宜；仪器较简单，价格较便宜；u分析操作简单；分析操作简单；u分析速度较快。分析速度较快。 - 4 -n紫外可见吸收光谱：紫外可见吸收光谱：（伴随着（伴随着振动能级和转动能级跃迁）。振

2、动能级和转动能级跃迁）。 由于由于O2、N2、CO2、H2O等在真空紫外区等在真空紫外区(60-200 nm)均有吸收，测定这一范围光谱时须将光学系统抽真空并充均有吸收，测定这一范围光谱时须将光学系统抽真空并充充入惰性气体。所以充入惰性气体。所以非常昂贵，在实非常昂贵，在实际应用中受到一定的限制。际应用中受到一定的限制。 通常所说的紫外通常所说的紫外-可见分光光度法，实际上是指可见分光光度法，实际上是指(200-780 nm) 。 - 5 -电子相对于原子核的运电子相对于原子核的运动；原子核在其平衡位置附近的相对振动；分子本身动；原子核在其平衡位置附近的相对振动；分子本身绕其重心的转动。绕其重

3、心的转动。电子能级、振动能级和转动电子能级、振动能级和转动能级。能级。电子能量电子能量Ee 、振动能量振动能量Ev 、转动能量、转动能量Er。 - 6 -间的能量差：间的能量差：0.0050.05 eV，跃迁产生吸收跃迁产生吸收光谱位于远红外区（光谱位于远红外区（）；）；的能量差：的能量差：0.051 eV，跃迁产生的吸收光谱跃迁产生的吸收光谱位于红外区（位于红外区（）；）；的能量差较大，约为的能量差较大，约为120 eV。电子跃迁产生电子跃迁产生的吸收光谱在紫外的吸收光谱在紫外-可见光区可见光区()。 - 7 - 即电子光谱中总包即电子光谱中总包含有振动能级和转动能级间含有振动能级和转动能级

4、间跃迁产生的若干谱线而呈现跃迁产生的若干谱线而呈现。 - 8 -u电子跃迁可以从基态激发到激发态的任一振动、转动能电子跃迁可以从基态激发到激发态的任一振动、转动能级上。故电子能级跃迁产生的吸收光谱包含了大量谱线级上。故电子能级跃迁产生的吸收光谱包含了大量谱线，并由于这些，并由于这些而成为连续的吸收带。而成为连续的吸收带。u绝大多数的分子光谱分析，都是用液体样品，加之仪器绝大多数的分子光谱分析，都是用液体样品，加之仪器的的，因而使记录所得电子光谱的谱带变宽。，因而使记录所得电子光谱的谱带变宽。 - 9 - 当一束光照射到物质上时，光与物质发生相互作用，当一束光照射到物质上时，光与物质发生相互作用

5、，于是产生于是产生。 - 10 - 当一束光照射到某物质或其溶液时，组成该物质的分子、当一束光照射到某物质或其溶液时，组成该物质的分子、原子或离子与光子发生原子或离子与光子发生“”。光子的能量被分子、原子。光子的能量被分子、原子所吸收，由最低能态（基态）跃迁到较高能态（激发态）。所吸收，由最低能态（基态）跃迁到较高能态（激发态）。 - 11 -hEEE12u分子、原子或离子具有分子、原子或离子具有不连续不连续的量子化能级的量子化能级u不同的物质由于其结构不同而具有不同的量子化能级不同的物质由于其结构不同而具有不同的量子化能级，其能量差也不相同，物质对光的吸收具有，其能量差也不相同，物质对光的吸

6、收具有物质对光的选择性吸收物质对光的选择性吸收 - 12 - 将不同波长的光透过某一固定浓度待测溶液，测量每一将不同波长的光透过某一固定浓度待测溶液，测量每一波长下溶液对光的吸收程度，以波长为横坐标，吸光度为纵波长下溶液对光的吸收程度，以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图，即可得到吸收曲线坐标作图，即可得到吸收曲线。 。 - 13 -u同一种物质对不同波长光的吸光度不同。吸光度最大处对同一种物质对不同波长光的吸光度不同。吸光度最大处对应的波长称为应的波长称为;u不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似，不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似，max不变不变。而对于不同物质，它们的吸收曲线形状和

7、。而对于不同物质，它们的吸收曲线形状和max不同不同; - 14 -：由产生谱带的跃迁能级间的能量差：由产生谱带的跃迁能级间的能量差所决定，反映了分子内部能级分布状况，是所决定，反映了分子内部能级分布状况，是；。通常将在最大吸收波长处测得的摩尔。通常将在最大吸收波长处测得的摩尔吸光系数吸光系数max也作为定性的依据。不同物质的也作为定性的依据。不同物质的max有时可能有时可能相同，但相同，但max不一定相同；不一定相同；u吸收谱线强度吸收谱线强度A与该物质分子吸收的光子数成正比，即与与该物质分子吸收的光子数成正比，即与该物质的浓度该物质的浓度C成正比，这是成正比，这是。c b A - 15 -

8、u不同浓度的同一种物质，在某一定波长下吸光度不同浓度的同一种物质，在某一定波长下吸光度A有差异有差异，。u在在max处吸光度随浓度变化的幅度最大，所以测定最灵敏处吸光度随浓度变化的幅度最大，所以测定最灵敏。 - 16 -u紫外可见吸收光谱产生原理；u物质对光的选择性吸收；u吸收曲线的定义、特性及应用。 - 17 - - 18 - 有机化合物有机化合物的紫外的紫外-可见吸收光谱是三种可见吸收光谱是三种电子跃迁电子跃迁的的结果：结果：。 当当外层电子外层电子吸收紫外或可见辐射后，就从基态（成键轨吸收紫外或可见辐射后，就从基态（成键轨道）向激发态（反键轨道）跃迁。主要有四种跃迁，所需能道）向激发态（

9、反键轨道）跃迁。主要有四种跃迁，所需能量量E大小顺序为：大小顺序为：s sp p *s s *np p Enp ps sCOHH - 19 -；电子只有吸电子只有吸收远紫外光的能量才能发生跃收远紫外光的能量才能发生跃迁；迁；u饱和烷烃的分子吸收光谱出现饱和烷烃的分子吸收光谱出现在远紫外区；在远紫外区；u吸收波长吸收波长 200 nm的光的光)，但当它们与生色团相连时，就会发生，但当它们与生色团相连时，就会发生n-共轭作共轭作用，增强生色团的生色能力用，增强生色团的生色能力(吸收波长向长波方向移动，且吸收波长向长波方向移动，且吸收强度增加吸收强度增加)，这样的基团称为助色团。，这样的基团称为助色

10、团。 - 39 -nmax向长波方向移动称为向长波方向移动称为红移红移，向短波方向移动称为，向短波方向移动称为蓝移蓝移 (或紫移或紫移)；n吸收强度即摩尔吸光系数吸收强度即摩尔吸光系数增大或减小的现象分别称为增大或减小的现象分别称为增增色效应色效应或或减色效应减色效应。 - 40 -u电子跃迁的4种类型及各自的特点；u溶剂极性对吸收光谱的影响及其选择原则；u掌握概念：生色团、助色团、红移、蓝移。 - 41 - - 42 - - 43 -光源单色器样品室检测器显示。其辐射。其辐射波长范围在波长范围在3202500 nm。发射。发射180375 nm的连续光谱的连续光谱 要求：在整个紫外光区或可见

11、光谱区可以发射连续光谱要求：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。，具有足够的辐射强度、较好的稳定性、较长的使用寿命。 - 44 - 将光源发射的复合光分解成单色光并可从中选出一任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。波长单色光的光学系统。：光源的光由此进入单色器；：光源的光由此进入单色器；：透镜或返射镜使入射光成为平行光束；：透镜或返射镜使入射光成为平行光束； ：将复合光分解成单色光，棱镜或光栅；：将复合光分解成单色光，棱镜或光栅；：透镜或凹面反射镜，将分光后所得单色：透镜或凹面反射镜，将分光后所得单色光聚

12、焦至出射狭缝；光聚焦至出射狭缝； - 45 - ，起分光的作用。其性能直接影响，起分光的作用。其性能直接影响入射光的单色性，影响测定灵敏度、选择性及校准曲线的入射光的单色性，影响测定灵敏度、选择性及校准曲线的线性关系等。线性关系等。依据不同波长光通过棱镜时折射率不同而将不同波依据不同波长光通过棱镜时折射率不同而将不同波长的光分开，缺点是长的光分开，缺点是。利用光的衍射与干涉作用制成，它可用于紫外、可利用光的衍射与干涉作用制成，它可用于紫外、可见及红外光域，而且在整个波长区具有几乎均匀一致的高见及红外光域，而且在整个波长区具有几乎均匀一致的高分辨能力。分辨能力。缺点是各级光谱会重叠而产。缺点是各

13、级光谱会重叠而产生干扰。生干扰。 - 46 - 样品室放置各种类型的样品室放置各种类型的和相应的和相应的池架附件。吸收池主要有石英池和玻璃池两种。在紫外池架附件。吸收池主要有石英池和玻璃池两种。在紫外区须采用区须采用，可见区一般用，可见区一般用。 - 47 - 检流计、微安表，电位计、数字电压表、记录仪、检流计、微安表，电位计、数字电压表、记录仪、示波器及计算机等进行仪器自动控制和结果处理示波器及计算机等进行仪器自动控制和结果处理 利用光电效应将透过吸收利用光电效应将透过吸收池的光信号变成可测的电信号池的光信号变成可测的电信号，常用的有，常用的有。 - 48 - 简单，价廉，适于在给定波长处测

14、量吸光度或透光度，简单，价廉，适于在给定波长处测量吸光度或透光度，一般不能作全波段光谱扫描，要求光源和检测器具有很高的一般不能作全波段光谱扫描，要求光源和检测器具有很高的稳定性。稳定性。 自动记录，快速全波段扫描。可消除光源不稳定、检测自动记录，快速全波段扫描。可消除光源不稳定、检测器灵敏度变化等因素的影响，特别适合于结构分析。仪器复器灵敏度变化等因素的影响，特别适合于结构分析。仪器复杂，价格较高。杂，价格较高。 - 49 -：消除吸收光谱：消除吸收光谱重叠的干扰，适合于混浊液和多组分化合物分析；重叠的干扰，适合于混浊液和多组分化合物分析；：参比溶液即被测溶液，避免了单：参比溶液即被测溶液，避

15、免了单波长法中因被测溶液与参比溶液在组成、均匀性上的波长法中因被测溶液与参比溶液在组成、均匀性上的差异及两个吸收池之间的差异所引入的误差。差异及两个吸收池之间的差异所引入的误差。 - 50 - - 51 - - 52 -u紫外可见分光光度计的基本组成及各自的特点。 - 53 - - 54 -u有机化合物紫外吸收光谱：反映结构中生色团和助色团有机化合物紫外吸收光谱：反映结构中生色团和助色团的特性，可作为定性依据，但不完全反映分子特性；的特性，可作为定性依据，但不完全反映分子特性；u计算吸收峰波长，可以确定共扼体系；计算吸收峰波长，可以确定共扼体系；：46000种化合物紫外光谱的标准谱图。种化合物

16、紫外光谱的标准谱图。n紫外光谱相同，两种化合物有时不一定相紫外光谱相同，两种化合物有时不一定相同，只有当同，只有当 max ， max都相同时，可认为都相同时，可认为两者是同一物质。两者是同一物质。 - 55 -u灵敏度高：灵敏度高： max在在104105 之间（之间（比红外大比红外大）：A=0.434时读数相对误差时读数相对误差最小；吸光度在最小；吸光度在0.2-0.8之间，误差较小，测定较准确。之间，误差较小，测定较准确。u某些国家将数百种药物紫外吸收光谱的最大吸收波长和某些国家将数百种药物紫外吸收光谱的最大吸收波长和吸收系数吸收系数，作为定性定量依据；，作为定性定量依据； - 56 -

17、如果一化合物在紫外区没有吸收，而其中的杂质有较如果一化合物在紫外区没有吸收，而其中的杂质有较强吸收，就可以方便地检出该化合物中的痕量杂质。强吸收，就可以方便地检出该化合物中的痕量杂质。可利用苯在可利用苯在256nm处的处的B吸收带吸收带，而甲醇或乙醇在此波长处几乎没有吸收；，而甲醇或乙醇在此波长处几乎没有吸收；可观察可观察318nm处有无二硫化处有无二硫化碳的吸收峰即可。碳的吸收峰即可。 - 57 - - 58 -饱和化合物或单烯化合物饱和化合物或单烯化合物化合物中不含苯环、共轭双键、化合物中不含苯环、共轭双键、醛基、酮基、溴和碘醛基、酮基、溴和碘表明含有一个共轭体系表明含有一个共轭体系(K带带) 。共轭二烯：。共轭二烯：K带带 230 nm； -不饱和醛酮：不饱和醛酮：K带带 230 nm ，R带带 310