中国药科大学辅导班紫外可见分光光度法

1、1紫外可见分光光度法主要内容： 基本概念基本原理Lambert-Beer定律定性定量分析紫外可见分光光度计2紫外紫外可见分子吸收光谱与电子跃迁可见分子吸收光谱与电子跃迁 物质分子内部三种运动形式：物质分子内部三种运动形式： （1）电子相对于原子核的运动）电子相对于原子核的运动 （2）原子核在其平衡位置附近的相对振动）原子核在其平衡位置附近的相对振动 （3）分子本身绕其重心的转动）分子本身绕其重心的转动 分子具有三种不同能级：电子能级、振动能级和转动能级分子具有三种不同能级：电子能级、振动能级和转动能级 三种能级都是量子化的，且各自具有相应的能量三种能级都是量子化的，且各自具有相应的能量 分子的

2、内能：电子能量分子的内能：电子能量Ee 、振动能量振动能量Ev 、转动能量、转动能量Er 即即 EEe+Ev+Er evr 3 有机化合物的紫外可见吸收光谱是三种电子跃迁的结果：电子、电子、n电子。分子轨道理论分子轨道理论：成键轨道反键轨道。当外层电子吸收紫外或可见辐射后，就从基态向激发态(反键轨道)跃迁。主要有四种跃迁四种跃迁所需能量大小顺序大小顺序为：n n n s sp p *s s *RKE,Bnp p ECOHnp ps sH41R带：由含杂原子的不饱和基团的带：由含杂原子的不饱和基团的n *跃迁产生跃迁产生CO；CN；NN E小，max250400nm，max200nm，max10

3、4共轭体系增长，max红移，max溶剂极性，对于(CHCH)n max不变 对于CHCCO max红移5续前3B带：由带：由 *跃迁产生跃迁产生芳香族化合物的主要特征吸收带 max =254nm，宽带，具有精细结构；max=200，弱吸收极性溶剂中，或苯环连有取代基，其精细结构消失4E带：由苯环环形共轭系统的带：由苯环环形共轭系统的 *跃迁产生跃迁产生芳香族化合物的特征吸收带 E1 180nm max104 （常观察不到）E2 200nm max=7000 强吸收苯环有发色团取代且与苯环共轭时，E2带与K带合并 一起红移（长移）6 生色团：生色团： 最有用的紫外最有用的紫外可见光谱是由可见光谱

4、是由和和n跃迁产生的。这跃迁产生的。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，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，如如C=C、C=O、NO2、NN、C C、C N等等。： 有一些含有有一些含有n n电子的基团电子的基团(如如OH、OR、NH、NHR、X等等)，它们本身没有生色功能它们本身没有生色功能( (不能吸收不能吸收200nm200nm的光的光) )，但，但当它们与生色团相连时，就会发生当它们与生色团相连时，就会发生n n共轭作用，增强生色团的共轭

5、作用，增强生色团的生色能力生色能力( (吸收波长向长波方向移动，且吸收强度增加吸收波长向长波方向移动，且吸收强度增加) )，这样的，这样的基团称为助色团。基团称为助色团。7红移与蓝移红移与蓝移增色与减色增色与减色 有机化合物的吸收谱带常常因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引入取代基或改变溶剂使最大吸收波长波长maxmax和吸收强度发生变化和吸收强度发生变化: : maxmax向长波方向移动称为红移，向长波方向移动称为红移，向短波方向移动称为蓝移向短波方向移动称为蓝移 ( (或紫移或紫移) )。吸收强度即摩尔吸光系数。吸收强度即摩尔吸光系数增增大或减小的现象分别称为增色效

6、应大或减小的现象分别称为增色效应或减色效应，如图所示。或减色效应，如图所示。8跃迁类跃迁类型型吸收带吸收带特征特征e emaxs ss s*远紫外区远紫外区远紫外区测定远紫外区测定 ns s*端吸收端吸收紫外区短波长端至远紫外紫外区短波长端至远紫外区的强吸收区的强吸收 p-pp-p*E1芳香环的双键吸收芳香环的双键吸收200K(E2)共轭多烯、共轭多烯、-C=C-C=O等的吸收等的吸收10,000B芳香环、芳香杂环化芳香环、芳香杂环化合物的芳香环吸收。有的合物的芳香环吸收。有的具有精细结构具有精细结构100n-p p*R含含CO，NO2等等n电子基团电子基团的吸收的吸收1009练习 下列化合物

7、中，同时有n-p p*， p-pp-p* ， s ss s*跃迁的化合物是_（2003）A 1，3丁二烯 B甲醇 C 苯甲醛D苯乙烯10练习n举例说明紫外吸收光谱中主要的吸收带类型和特点（2000）11影响紫外影响紫外- -可见吸收光谱的因素可见吸收光谱的因素n共轭效应的影响共轭效应的影响(1)p (1)p 电子共轭体系增大，电子共轭体系增大，l lmaxmax红移，红移，e emaxmax增大增大 由于共轭效应，电子离域到多个原子之间，导由于共轭效应，电子离域到多个原子之间，导致致p p* *能量降低。时跃迁几率增大，能量降低。时跃迁几率增大，emaxmax增大。增大。 (2)(2)空间阻碍

8、使共轭体系破坏，空间阻碍使共轭体系破坏，l lmaxmax蓝移，蓝移，e emaxmax减小减小 如二苯乙烯取代基越大如二苯乙烯取代基越大, ,分子共平面性越差，因分子共平面性越差，因此最大吸收波长蓝移，摩尔吸光系数降低。此最大吸收波长蓝移，摩尔吸光系数降低。12立体结构和互变结构的影响立体结构和互变结构的影响CCHHCCHH顺反异构顺反异构： 顺式：顺式：max=280nm； max=10500反式：反式：max=295.5 nm；max=29000互变异构互变异构： 酮式：酮式：max=204 nm 烯醇式：烯醇式：max=243 nm H3CCH2CCOEtOOH3CCHCCOEtOHO

9、13n 溶剂的影响溶剂的影响COCO非极性 极性 n p p p p n n p n pn p*跃迁：蓝移；蓝移； ll ；ee p p*跃迁：红移； ll；ee lmax(正己烷)lmax(氯仿)lmax(甲醇)lmax(水)pp230238237243np32931530930514溶剂的影响1：乙醚2：水12250300苯酰丙酮 非极性 极性n p*跃迁：兰移；兰移； ll ；ee p p*跃迁：红移； ll；ee极性溶剂使精细结构消失极性溶剂使精细结构消失15练习练习n某化合物max （正己烷溶剂）329nm，max （水）305nm，请问该吸收跃迁是哪一类跃迁？产生什么吸收带？并解释

10、原因。（2001） 非极性 极性 n p*跃迁：蓝移，蓝移，R带带16朗伯朗伯比耳定律数学表达式比耳定律数学表达式 A lg T ElC式中式中A：吸光度；描述溶液对光的吸收程度；吸光度；描述溶液对光的吸收程度； l：液层厚度液层厚度(光程长度光程长度) C：溶液的摩尔浓度溶液的摩尔浓度 E：吸光系数吸光系数 17吸光系数两种表示法：吸光系数两种表示法： 1）摩尔吸光系数摩尔吸光系数： 在一定下，C=1mol/L，L=1cm时的吸光度 2）百分含量吸光系数百分含量吸光系数 / 比吸光系数比吸光系数： 在一定下，C=1g/100ml，L=1cm时的吸光度 3）两者关系%1110cmEMe18偏离

11、朗伯偏离朗伯比耳定律的原因比耳定律的原因 标准曲线法测定未知溶液的浓度时，发现：标准曲线标准曲线法测定未知溶液的浓度时，发现：标准曲线常发生弯曲（尤其当溶液浓度较高时），这种现象称为对常发生弯曲（尤其当溶液浓度较高时），这种现象称为对朗伯朗伯比耳定律的偏离。比耳定律的偏离。 引起这种偏离的因素（两大类）：引起这种偏离的因素（两大类）： （1 1）光学因素（物理因素），即仪器的非理想引起的；）光学因素（物理因素），即仪器的非理想引起的； （2 2）化学因素。）化学因素。19（1）光学因素光学因素 难以获得真正的纯单色光难以获得真正的纯单色光。 朗朗比耳定律的前提条件之一是入射光为单色光。比耳定律

12、的前提条件之一是入射光为单色光。 分光光度计只能获得近乎单色的狭窄光带。复合光可导分光光度计只能获得近乎单色的狭窄光带。复合光可导致对朗伯致对朗伯比耳定律的正或负偏离。比耳定律的正或负偏离。 非单色光、杂散光、非平行入射光都非单色光、杂散光、非平行入射光都会引起对朗伯会引起对朗伯比耳定律的偏离，最主要比耳定律的偏离，最主要的是非单色光作为入射光引起的偏离的是非单色光作为入射光引起的偏离。 为克服非单色光引起的偏离，首先应为克服非单色光引起的偏离，首先应选择比较好的单色器。此外还应将入射波选择比较好的单色器。此外还应将入射波长选定在待测物质的最大吸收波长且吸收长选定在待测物质的最大吸收波长且吸收

13、曲线较平坦处。曲线较平坦处。 20（2） 化学性因素化学性因素 朗朗比耳定律的假定：所有的吸光质点之间不发生相互比耳定律的假定：所有的吸光质点之间不发生相互作用；假定只有在稀溶液作用；假定只有在稀溶液(c10 2 mol/L 时，吸光质点间可能发生缔合等相时，吸光质点间可能发生缔合等相互作用，直接影响了对光的吸收。互作用，直接影响了对光的吸收。 故：朗伯故：朗伯比耳定律只适用于稀溶液。比耳定律只适用于稀溶液。 溶液中存在着离解、聚合、互变异构、配合物的形成等化溶液中存在着离解、聚合、互变异构、配合物的形成等化学平衡时。使吸光质点的浓度发生变化，影响吸光度。学平衡时。使吸光质点的浓度发生变化，影

14、响吸光度。 例：例： 铬酸盐或重铬酸盐溶液中存在下列平衡：铬酸盐或重铬酸盐溶液中存在下列平衡： CrO42- 2H = Cr2O72- H2O 溶液中溶液中CrO42-、 Cr2O72-的颜色不同，吸光性质也不相同的颜色不同，吸光性质也不相同。故此时溶液。故此时溶液pH 对测定有重要影响。对测定有重要影响。21 练习n有a、b两种吸光物质，浓度分别为Ca，Cb，若均符合Beer定律，在某波长处测得吸光度为Aa，Ab,若将a,b 两种物质的溶液等体积混合，混合溶液仍符合Beer定律，此时测得的吸光度为_（1994）A Aab= Aa+ Ab B Aab= (Ea+ Eb)L Ca-bC Aab=

15、( Aa+ Ab)/222 1光源光源：2单色器单色器：包括狭缝、准直镜、色散元件包括狭缝、准直镜、色散元件 棱镜棱镜对不同波长的光折射率不同对不同波长的光折射率不同色散元件色散元件 分出光波长不等距分出光波长不等距 光栅光栅衍射和干涉衍射和干涉 分出光波长等距分出光波长等距钨灯或卤钨灯钨灯或卤钨灯可见光源可见光源 3501000nm氢灯或氘灯氢灯或氘灯紫外光源紫外光源 200360nm23续前3吸收池吸收池： 玻璃玻璃能吸收能吸收UV光，仅适用于可见光区光，仅适用于可见光区 石英石英不能吸收紫外光，适用于紫外和可见光区不能吸收紫外光，适用于紫外和可见光区 要求：匹配性（对光的吸收和反射应一致

16、）要求：匹配性（对光的吸收和反射应一致）4检测器检测器：将光信号转变为电信号的装置将光信号转变为电信号的装置5记录装置记录装置：讯号处理和显示系统：讯号处理和显示系统光电池光电池光电管光电管光电倍增管光电倍增管二极管阵列检测器二极管阵列检测器24定性分析n定性鉴别1对比吸收光谱的一致性2对比吸收光谱的特征值3对比吸光度或吸光系数的比值n纯度检查和杂质限量测定25（一）单组分的定量方法lECA定量依据：定量依据：26（二）多组分的定量方法（二）多组分的定量方法 1 解线性方程组法 2 等吸收双波长消去法 3 系数倍率法27n步骤：步骤： 消除消除a的影响测的影响测bbabababaAAAAAA2

17、22111babbaabababaAAAAAAAAA-)()(212121aaAAa2121ll和的等吸收点选bbbbbbbbaCECEEAAA-)(2121bbabbbabEAEEAC-2128练习解：9 .927%11cmEmLgmLgCi/10900. 4100/10900. 419 .927463. 064-mLgC/10000. 55052001000.1063-样%0 .98%10010000. 510900. 4%100%66-样咖啡酸CCi5052001稀释因子注：29练习解：%11cmE12000 .100120001010%11eMEcmmLgmLglETlEACi/10165. 3100/10166. 311200417. 0lglg64-mLgC/10000. 410022500500. 06-样%15.79%10010000. 410165. 3%100%66-样样品CCi30练习n某样品含铁约0.10，用邻二氮菲法测定。已知最大吸收波长510nm处摩尔吸收系数为1.1104。若配制100ml溶液，取其110显色后稀释至50ml，用2cm比色皿，测定其吸光度。为使测得的浓度相对误差最小，应精密