第一章 紫外可见分光光度法

1、 1.水中有机污染的综合指标测定水中有机污染的综合指标测定2.有机污染物监测有机污染物监测3.农药制剂、添加剂、防腐剂和作物提取物测定农药制剂、添加剂、防腐剂和作物提取物测定4.药物（中药和西药）测定药物（中药和西药）测定5.硝酸盐和亚硝酸盐、卤素及其二氧化氯、氨、硫化氢、磷硝酸盐和亚硝酸盐、卤素及其二氧化氯、氨、硫化氢、磷酸根和硫酸根、砷、硅、碲、硒、镁、钛、重金属、稀有金酸根和硫酸根、砷、硅、碲、硒、镁、钛、重金属、稀有金属、贵金属测定属、贵金属测定6.积分球可用来检测微弱透光或完全不透光的样品的光谱。积分球可用来检测微弱透光或完全不透光的样品的光谱。分析对象为：具有平面的固体例如纸张、布

2、、印刷品、陶瓷分析对象为：具有平面的固体例如纸张、布、印刷品、陶瓷器以及玻璃等的色泽；粉末样品，例如化学药品、化妆品、器以及玻璃等的色泽；粉末样品，例如化学药品、化妆品、粘土以及颜料等的色泽；柔软物质，例如奶油、果酱、化妆粘土以及颜料等的色泽；柔软物质，例如奶油、果酱、化妆品以及染料等的色泽。品以及染料等的色泽。导入分光光度计的用途第一章第一章 紫外紫外可见分光光可见分光光度法度法 紫外紫外可见分光光度法是利用物质对紫可见分光光度法是利用物质对紫外外 可见光的可见光的吸收特征和吸收强度吸收特征和吸收强度，对物质，对物质进行定性进行定性和和定量分析定量分析的一种仪器分析方法。的一种仪器分析方法。

3、特点：灵敏度和准确度较高，仪器设备简特点：灵敏度和准确度较高，仪器设备简 单，操作方便，应用广泛等。单，操作方便，应用广泛等。 可见分光光度计750紫外/可见/近红外分光光度计 波动性粒子性光的波粒二象性第一节 基本原理光的基本性质光的基本性质1.光的波动性光的波动性 光是一种电磁波，电磁波可以用周期光是一种电磁波，电磁波可以用周期T(s)、频率频率? (Hz)、波长、波长(nm)和波数和波数(西格玛西格玛 )（cm-1）等参数描述。它们之间的关系）等参数描述。它们之间的关系为：为： ? =1/T=c/ =1/= ?/c c 真空中光速真空中光速 ：3.0 108m/s 波长：波长：1 m=1

4、0-6m, 1nm=10-9m, 1=10-10m 频率，单位：赫兹频率，单位：赫兹 Hz 次次/秒秒 n 折射率，真空中为折射率，真空中为1： = c ； 波数波数 = 1/ = /c =cVn光的传播速度光的传播速度:波动性波动性 射射线线x射射线线紫紫外外光光红红外外光光微微波波无无线线电电波波10-2 nm 10 nm 102 nm 104 nm 0.1 cm 10cm 103 cm 105 cm可可 见见 光光400750 nm0.1nm 10nm 750nm0.1cm0.1mm1m1m1000m10nm200nm 200400nm远紫外远紫外近紫外近紫外（真空紫外）（真空紫外）2.

5、光的粒子性光的粒子性光具有粒子性，光是由光子组成的，光子具有能量，其能量光具有粒子性，光是由光子组成的，光子具有能量，其能量与频率或波长的关系为：与频率或波长的关系为： 结论结论:一定波长的光具有一定的能量，波长越长一定波长的光具有一定的能量，波长越长(频率越低频率越低)，光量子的能量越低光量子的能量越低. 普朗克普朗克(Planck)常数常数 h=6.626x10-34 Js例1-1 P2hchE3.单色光、复合光和互补色光单色光、复合光和互补色光 同一波长的光称同一波长的光称单色光单色光，由不同波长组，由不同波长组成的光称成的光称复合光复合光。物质有色是因其分子。物质有色是因其分子对不同波

6、长的光选择性吸收而产生。下对不同波长的光选择性吸收而产生。下表列出颜色与吸收光之间的关系。其中表列出颜色与吸收光之间的关系。其中对应颜色的光称对应颜色的光称互补色光互补色光。不同颜色的可见光波长及其互补光不同颜色的可见光波长及其互补光红红650 760绿蓝绿蓝橙橙610 650蓝蓝黄黄580 610紫紫黄绿黄绿560 580红紫红紫绿绿500 560红红蓝绿蓝绿490 500橙橙绿蓝绿蓝480 490黄黄蓝蓝450 480黄绿黄绿紫紫400 450互补光互补光颜色颜色 /nm蓝绿蓝绿 互补色光和各种颜色光的波长范围，可作为光度测定时互补色光和各种颜色光的波长范围，可作为光度测定时选择选择测量波

7、长的参考测量波长的参考蓝蓝黄黄紫红紫红绿绿紫紫黄绿黄绿绿蓝绿蓝橙橙红红蓝绿蓝绿图中处于对角线上的两种单色光为互补色光。图中处于对角线上的两种单色光为互补色光。例如蓝色光和黄色光、绿色光和紫红色光互补等例如蓝色光和黄色光、绿色光和紫红色光互补等 二、光与物质的作用二、光与物质的作用1.光的吸收光的吸收物质粒子如原子、分子、离子等总是处于特物质粒子如原子、分子、离子等总是处于特定的不连续的能量状态，各状态对应的能定的不连续的能量状态，各状态对应的能量称为能级，用量称为能级，用E表示。基态表示。基态E0 ，激发态，激发态Ej M(基态）基态）+ h ?M(激发态）激发态） EL=h ?=E(能级差能

8、级差)【例1-2 】P32.物质颜色的产生物质颜色的产生 物质的颜色是由于物质对不同波长的光具物质的颜色是由于物质对不同波长的光具有选择性吸收而产生的。有选择性吸收而产生的。白光白光青蓝青蓝青青绿绿黄黄橙橙红红紫紫蓝蓝 一种物质呈现何种颜色，与入射光组成和物质本身的结构一种物质呈现何种颜色，与入射光组成和物质本身的结构有关有关, ,而而溶液呈现不同的颜色是由于溶液中的吸光质点溶液呈现不同的颜色是由于溶液中的吸光质点(离子或离子或分子分子)选择性地吸收某种颜色的光而引起的。选择性地吸收某种颜色的光而引起的。 常见的有下列三种情况：常见的有下列三种情况：如果对某种色光产生选择性吸收，则溶液呈现透射

9、光的颜如果对某种色光产生选择性吸收，则溶液呈现透射光的颜色，即溶液呈现的是它吸收光的互补色光的颜色。如硫酸铜色，即溶液呈现的是它吸收光的互补色光的颜色。如硫酸铜溶液选择性地吸收了白色光中的黄色光，所以呈现蓝色。溶液选择性地吸收了白色光中的黄色光，所以呈现蓝色。当白光通过某一均匀溶液时，如果各种波长光几乎当白光通过某一均匀溶液时，如果各种波长光几乎全部被吸全部被吸收收，则溶液呈，则溶液呈黑色黑色。如果入射光全部透过（不吸收），则溶液无色透明。如果入射光全部透过（不吸收），则溶液无色透明。溶液的颜色与光吸收的关系溶液的颜色与光吸收的关系完全吸收完全吸收完全透过完全透过吸收黄色光吸收黄色光光谱示意光

10、谱示意表观现象示意表观现象示意物质呈现颜色与吸收光波长的关系见下表。物质呈现颜色与吸收光波长的关系见下表。三、光谱吸收曲线三、光谱吸收曲线1.1.紫外紫外- -可见吸收光谱产生的机理可见吸收光谱产生的机理 光子作用于物质分子时，如果光子的能量光子作用于物质分子时，如果光子的能量与物质分子的电子能级间的能级差满足与物质分子的电子能级间的能级差满足 E=h E=h ? 光子将能量传递给物质分子，分子获得能光子将能量传递给物质分子，分子获得能量可发生电子能级的跃迁。在光吸收过程量可发生电子能级的跃迁。在光吸收过程中基于分子中电子能级的跃迁而产生的光中基于分子中电子能级的跃迁而产生的光谱，称为紫外谱，

11、称为紫外- -可见吸收光谱（或电子光可见吸收光谱（或电子光谱）。谱）。 光强度：指单位时间（1S）内照射在单位面积（1CM）上的光的能量，用I 吸光度（absorbance）：是指光线通过溶液或某一物质前的入射光强度与该光线通过溶液或物质后的透射光强度比值的以10为底的对数（即lg(Iin/Iout)），影响它的因素有溶剂、浓度、温度等等。 吸收曲线吸收曲线：测定某种物质对不同波长单色光的吸：测定某种物质对不同波长单色光的吸收程度，以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图。收程度，以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图。KMnO4 的吸收曲线的吸收曲线最大吸收波长，最大吸收波长， max定量分析的基础：

12、某一波长定量分析的基础：某一波长下测得的吸光度与物质浓度下测得的吸光度与物质浓度关系有关关系有关2、吸收光谱或吸收曲、吸收光谱或吸收曲线线 任何一种溶液对不同波长光的吸收程度是不一样的。任何一种溶液对不同波长光的吸收程度是不一样的。 若以不同波长的光照射若以不同波长的光照射某一溶液，并测量每一波某一溶液，并测量每一波长下溶液对光的吸收程度长下溶液对光的吸收程度（即吸光度（即吸光度A），以吸光），以吸光度为纵坐标，相应波长为度为纵坐标，相应波长为横坐标，所得横坐标，所得A-曲线，称曲线，称为为吸收曲线吸收曲线。它更清楚地。它更清楚地描述了物质对光的吸收情描述了物质对光的吸收情况。况。四种不同浓度

13、四种不同浓度KMnO4溶液的吸收曲线溶液的吸收曲线300400500600700 /nm350525 545Cr2O72-MnO4-1.00.80.60.40.2Absorbance350Cr2O72-、MnO4-的吸收曲线的吸收曲线吸收曲线的讨论：吸收曲线的讨论：（1 1）同一种吸光物质对不同波长的光吸收程度不）同一种吸光物质对不同波长的光吸收程度不同。吸光度最大处对应的波长称为最大吸收波长同。吸光度最大处对应的波长称为最大吸收波长maxmax 。 吸收曲线是吸收曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依定量分析中选择入射光波长的重要依据。据。（2 2）同一种物质浓度不同，其吸收曲线形状相似）同

14、一种物质浓度不同，其吸收曲线形状相似maxmax不变。不变。 在在maxmax处，吸光度处，吸光度A A正比于浓度正比于浓度C C。测定最灵敏。测定最灵敏。（3 3）不同物质吸收曲线的特性不同。吸收曲线的特）不同物质吸收曲线的特性不同。吸收曲线的特性包括曲线的形状、峰的数目、峰的位置和峰的性包括曲线的形状、峰的数目、峰的位置和峰的强度等。它们与物质特性有关，吸收曲线可以提强度等。它们与物质特性有关，吸收曲线可以提供物质的结构信息，并作为物质供物质的结构信息，并作为物质定性定性分析的依据分析的依据之一。之一。四、光吸收定律四、光吸收定律当一束平行单色光，通过一均匀的溶液后，光的强度会减弱当一束平

15、行单色光，通过一均匀的溶液后，光的强度会减弱 。I0 = Ia + It入射光强度入射光强度吸收光强度吸收光强度透过光强度透过光强度透光度透光度T （透射比）（透射比）Transmittance定义透光度：定义透光度：0IITtT 取值为取值为0.0 1.0全部吸收全部吸收 全部透射全部透射 A = lg(1/T) = -lgT吸光度吸光度A (Absorbance）A 取值为取值为 0.0 全部透射全部透射全部吸收全部吸收二者关系为二者关系为：定义吸光度定义吸光度 ：tIIA0lg2.朗伯朗伯-比尔定律比尔定律朗伯朗伯- -比尔定律比尔定律：当一束平行单色光通过含有：当一束平行单色光通过含有

16、吸光物质的稀溶液时，溶液的吸光度与吸吸光物质的稀溶液时，溶液的吸光度与吸光物质浓度、液层厚度乘积成正比，即光物质浓度、液层厚度乘积成正比，即 A= bc 式中比例常数式中比例常数与吸光物质的本性，入与吸光物质的本性，入射光波长及温度等因素有关。射光波长及温度等因素有关。K K可用可用a a（吸（吸光系数）或光系数）或（摩尔吸光系数）表示。（摩尔吸光系数）表示。 c c为吸光物质浓度，为吸光物质浓度，b b为透光液层厚度。为透光液层厚度。 朗伯朗伯- -比尔定律是紫外比尔定律是紫外- -可见分光光度法的理可见分光光度法的理论基础。论基础。2.朗伯朗伯-比尔定律比尔定律 朗伯和朗伯和比尔分别研究了

17、比尔分别研究了吸光度与液层厚度和吸光度与液层厚度和吸光度与浓度之吸光度与浓度之间的定量关系，合称间的定量关系，合称朗伯朗伯- -比尔定律，其数学表达式为：比尔定律，其数学表达式为：吸光度吸光度吸收层厚度吸收层厚度(cm)(cm)A=lg(I0/It)=bc 物理意义物理意义: : 当一束平行单色光通过均匀、透明的吸光介质当一束平行单色光通过均匀、透明的吸光介质时，其吸光度与吸光质点的浓度和吸收层厚度的乘积成正时，其吸光度与吸光质点的浓度和吸收层厚度的乘积成正比比吸光光度法定量分析的理论基础吸光光度法定量分析的理论基础比例常数的取值与浓度的单位有关比例常数的取值与浓度的单位有关吸光系数与摩尔吸光

18、系数吸光系数与摩尔吸光系数A = kb c当当c的单位为的单位为gL-1时，时，用用a 表示，称为质量吸光系数表示，称为质量吸光系数 Aa b 当当c的单位用的单位用molL-1时，时，用用(伊普西隆伊普西隆)表示表示,称为摩尔吸称为摩尔吸光系数光系数 A b c a 的单位的单位: Lg-1cm-1 的单位的单位: Lmol-1cm-1=MaM物质的摩尔质量物质的摩尔质量摩尔吸光系数的物理意义：摩尔吸光系数的物理意义： 溶液浓度为溶液浓度为1mol/L、液层厚度为、液层厚度为1cm时物质对光时物质对光的吸收程度的吸收程度（1）吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常）吸收物质在一定波长和溶剂条

19、件下的特征常数数（2）不随浓度）不随浓度c和液层厚度和液层厚度b的改变而改变。的改变而改变。 在温度和波长等条件一定时，在温度和波长等条件一定时，仅与吸收物质本仅与吸收物质本身的性质有关身的性质有关，与待测物浓度无关；，与待测物浓度无关；（3）同一吸光物质在不同波长下的）同一吸光物质在不同波长下的值是不同的。值是不同的。在最大吸收波长在最大吸收波长max处的摩尔吸光系数，常以处的摩尔吸光系数，常以max表示表示 max表明了该吸收物质最大限度的吸光能力。表明了该吸收物质最大限度的吸光能力。3.朗伯朗伯-比尔定律的应用条件比尔定律的应用条件朗伯朗伯-比尔定律不仅适用于紫外光、可见光，比尔定律不仅

20、适用于紫外光、可见光，也适用红外光；在同一波长下，各也适用红外光；在同一波长下，各组分组分吸吸光度具有加和性光度具有加和性, A=A1+A2+An（1）入射光）入射光必须必须为单色光为单色光（2）被测样品必须是）被测样品必须是均匀均匀介质介质（3）在吸收过程中吸收物质之间不）在吸收过程中吸收物质之间不能发生相能发生相 互作用。互作用。 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。4.4.偏离朗伯一比尔定律的原因偏离朗伯一比尔定律的原因(1)(1)比尔定律的局限性比尔定律的局限性 比比尔尔定律假

21、设了吸收粒子之间是无相互作用定律假设了吸收粒子之间是无相互作用的，因此仅在稀溶液的，因此仅在稀溶液（c 10c 10-2 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： 2 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

22、定有重要影响。例：显色剂例：显色剂KSCN与与Fe3+形成红色配合物形成红色配合物Fe(SCN)3，存在下列平，存在下列平衡：衡： Fe(SCN)3 Fe3+ + 3SCN溶液稀释时一倍时，上述平衡向右，离解度增大。所以溶液稀释时一倍时，上述平衡向右，离解度增大。所以Fe(SCN)3的浓度不止降低一半，故吸光度降低一半以上，导致的浓度不止降低一半，故吸光度降低一半以上，导致朗伯朗伯比尔定律比尔定律偏离偏离。第二节第二节 化合物的紫外化合物的紫外可见可见吸收光谱吸收光谱一、有机化合物的紫外一、有机化合物的紫外可见吸收光谱可见吸收光谱1 、有机化合物的电子跃迁、有机化合物的电子跃迁 有机化合物的紫

23、外吸收光谱，取有机化合物的紫外吸收光谱，取决于分子中外层电子的性质。有机化决于分子中外层电子的性质。有机化合物分子中通常有三类电子，合物分子中通常有三类电子，电子、电子、电子、电子、n电子电子 即形成单键的即形成单键的电子、形成不饱电子、形成不饱和键的和键的电子以及未参与成键的电子以及未参与成键的n电子（孤对电子）。处于基态电子（孤对电子）。处于基态的分子在吸收一定波长的光后，的分子在吸收一定波长的光后，分子中的成键电子和非键电子可分子中的成键电子和非键电子可被激发跃迁至被激发跃迁至* 和和* 反键轨道反键轨道有机化合物的紫外有机化合物的紫外可见吸收光谱，是其分子可见吸收光谱，是其分子中外层价

24、电子跃迁的结果中外层价电子跃迁的结果：分子轨道理论分子轨道理论：一个成键轨一个成键轨道必定有一个相应的反键轨道必定有一个相应的反键轨道。通常外层电子均处于分道。通常外层电子均处于分子轨道的基态，即成键轨道子轨道的基态，即成键轨道或非键轨道上。或非键轨道上。 其跃迁类型有其跃迁类型有*、n*、*和和n *四种，其相对能量四种，其相对能量 大小次序为：大小次序为： * n* * n * 有机物最有用的吸收光谱是基于有机物最有用的吸收光谱是基于 n *和和*跃迁而产生的。跃迁而产生的。跃迁跃迁 所需能量最大，所需能量最大，电子只有吸收远紫电子只有吸收远紫外光的能量才能发生跃迁。外光的能量才能发生跃迁

25、。饱和烷饱和烷烃烃的分子吸收光谱出现在远紫外区的分子吸收光谱出现在远紫外区(吸收波长吸收波长200nm。这类。这类跃迁在跃迁选律上属于禁阻跃迁，摩尔吸跃迁在跃迁选律上属于禁阻跃迁，摩尔吸光系数一般为光系数一般为10100Lmol-1 cm1，吸收谱带强度较弱。分子中孤对电子和吸收谱带强度较弱。分子中孤对电子和键同时存在时发生键同时存在时发生n 跃迁。丙酮跃迁。丙酮n跃迁的跃迁的max为为275nm max为为22 Lmol1 cm 1（溶剂环己烷（溶剂环己烷)。（1 1）生色团（发色团）：）生色团（发色团）： 把含把含键的结构单元称为键的结构单元称为生色团生色团。 有机化合物中具有有机化合物中

26、具有n n电子和电子和电子的基电子的基团产生团产生nn* *跃迁和跃迁和* *跃迁，跃跃迁，跃迁迁E E较低较低例：例： C CC C；C CO O；C CN N；NNN N 2.常用术语常用术语1、生色团与助色团、生色团与助色团生色团（生色团（chromophore)： 在紫外和可见光区产生吸收带的基团称在紫外和可见光区产生吸收带的基团称为生色团。因为只有由为生色团。因为只有由和和n跃迁才能产生紫外可见吸收，而这两种跃跃迁才能产生紫外可见吸收，而这两种跃迁均要求有机物分子中含有不饱和基团，迁均要求有机物分子中含有不饱和基团，所以这类含有所以这类含有键的不饱和基团称为生色键的不饱和基团称为生色

27、团。简单的生色团由双键或叁键体系组成，团。简单的生色团由双键或叁键体系组成，如乙烯基如乙烯基CC 、羰基、羰基CO 、亚硝基、亚硝基CN 、偶、偶氮基氮基NN、乙炔基、腈基、乙炔基、腈基CN等。等。 助色团（助色团（auxochrome)： 有一些含有有一些含有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200nm的光的光)，但当它们与生色团相，但当它们与生色团相连时，就会发生连时，就会发生n共轭作用，增强生共轭作用，增强生色团的生色能力色团的生色能力(吸收波长向长波方向移吸收波长向长波方向移动，且吸收强度增加动，且

28、吸收强度增加)，这样的基团称为，这样的基团称为助色团助色团。 如苯环的一个氢原子被一些基团取如苯环的一个氢原子被一些基团取代后，苯环在代后，苯环在254nm处的吸收带的处的吸收带的最大吸收位置和强度就会改变。最大吸收位置和强度就会改变。化合物化合物取代基取代基苯苯254300氯苯氯苯264320溴苯溴苯262325苯酚苯酚2731780苯甲醚苯甲醚2722240max/nmmaxClBrOHOCH3（2 2）红移和蓝移：）红移和蓝移： 由于化合物结构变化（共轭、引入由于化合物结构变化（共轭、引入助色团取代基）或采用不同溶剂后吸助色团取代基）或采用不同溶剂后吸收峰位置向长波方向的移动，叫收峰位置

29、向长波方向的移动，叫红移红移（长移）（长移） 吸收峰位置向短波方向移动，叫吸收峰位置向短波方向移动，叫蓝移蓝移（紫移，短移）（紫移，短移）3.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 物质的吸收光谱与测定物质的吸收光谱与测定条件有密切的关系。测定条件条件有密切的关系。测定条件（共轭效应、溶剂极性、（共轭效应、溶剂极性、pH等）等）不同，吸收光谱的形状、吸收峰不同，吸收光谱的形状、吸收峰的位置、吸收强度等都可能发生的位置、吸收强度等都可能发生变化。变化。（1）共轭效应）共轭效应当一个分子中含有两个或两个以上的当一个分子中含有两个或两个以上的生色团时，按相互间的位置可以分生色团时，按

30、相互间的位置可以分为共轭和非共轭两种情况：非共轭为共轭和非共轭两种情况：非共轭时，各个生色团各自独立吸收，吸时，各个生色团各自独立吸收，吸收带由各生色团的吸收带叠加而成；收带由各生色团的吸收带叠加而成； 共轭后，共轭后， 电子运动范围大，电子运动范围大，*轨道能量降低，轨道能量降低， *跃迁能级差跃迁能级差减小，吸收光谱红移，减小，吸收光谱红移， （摩尔吸（摩尔吸光系数）光系数）值增大。值增大。共轭不饱和键数目共轭不饱和键数目越多，红移越显著越多，红移越显著。下表列出了一。下表列出了一些有关共轭结构的化合物些有关共轭结构的化合物化合物化合物共轭双键共轭双键数数11955000220010000

31、221721000325425000325835000C H3C HC H2C O O HH(CHCH)3HH2CCHCHCH2CH2C H C O O HCH2CH2max/nmmax（2）溶剂效应）溶剂效应 溶剂不同，同一种物质得到的光谱溶剂不同，同一种物质得到的光谱可能不一样，这种现象称为溶剂效可能不一样，这种现象称为溶剂效应。应。 随着极性增加，随着极性增加， *跃迁的吸收波长变跃迁的吸收波长变大大， nn* *跃迁跃迁的吸收波长变的吸收波长变小。小。 见见P10表表1-7溶液的PHE2BPh-OHPh-O-210(6200)235(9400)270(1450)287(2600)Ph-

32、NH2Ph-NH3+230(8600)203(7500)280(1430)254(169)E2 和和B为不同波峰为不同波峰 见书见书114、常见有机化合物的紫外、常见有机化合物的紫外-可可见吸收见吸收 光谱光谱（1 1）饱和烃及其取代衍生物）饱和烃及其取代衍生物 烷烃烷烃 CC，CH 只产生只产生* 跃迁，跃迁，max150 nm，在近紫外区无吸收。因而饱，在近紫外区无吸收。因而饱和烷烃可用作紫外吸收测定的溶剂。和烷烃可用作紫外吸收测定的溶剂。 如如，CH4 max=125 nm； CH3CH3 max=135 nm饱和烃上饱和烃上H被杂原子取代被杂原子取代 *红移，并产生红移，并产生n* 跃

33、迁。跃迁。 n*仍在远紫外区；仍在远紫外区； 某些某些n* 可以在近紫外区产生吸收。可以在近紫外区产生吸收。 CH4 : * 124 nm ， CH3I: n* 259 nm部分含杂原子的饱和化合物部分含杂原子的饱和化合物n* 吸收吸收化合物化合物 max max 溶剂溶剂甲醇甲醇 177 200 己烷己烷1-己硫醇己硫醇 224 126 环己烷环己烷三甲基胺三甲基胺 199 395 己烷己烷氯代甲烷氯代甲烷 173 200 己烷己烷 溴代甲烷溴代甲烷 208 300 己烷己烷（2）不饱和烃及共轭烯烃）不饱和烃及共轭烯烃 、：* 跃迁、跃迁、* 跃迁跃迁单个双键，隔离双键：单个双键，隔离双键：

34、 * 跃迁，吸收峰在远紫外区，跃迁，吸收峰在远紫外区， 乙烯乙烯 175nm，1,5-己二烯己二烯 185 nm 烯碳上取代基数目增加，烯碳上取代基数目增加， max红移。红移。共轭双键：共轭双键： * 跃迁红移，增色，跃迁红移，增色， 共轭双键中共轭双键中* 跃迁所产生的吸收跃迁所产生的吸收带称为带称为K带带，其特点是强度大（，其特点是强度大（104），），max 217nm ，K带的带的max、max与与共轭体系的数目、位置、取代基的种类有共轭体系的数目、位置、取代基的种类有关。关。双键与带双键与带n电子的杂原子相连：电子的杂原子相连： 由于由于n 共轭，共轭，* 跃迁能量减小，波跃迁能量

35、减小，波长红移。长红移。 （3）芳香族化合物）芳香族化合物 苯：苯：具有环状共轭体系，具有环状共轭体系，由由*产生三个吸收带：产生三个吸收带： E1 184 nm 4.7104 E2 203 nm 7.9103 B 255 - 230 nm B带是由于带是由于*跃迁和苯跃迁和苯环的振动重叠引起，也称为环的振动重叠引起，也称为精细结构吸收带。精细结构吸收带。B带是芳香带是芳香族化合物的重要特征吸收带。族化合物的重要特征吸收带。（4）羰基化合物）羰基化合物n*、n*、* 其中其中n*、*跃迁的跃迁的max 200nm， n*跃迁跃迁max 270 - 300nm （100） ，是羰基化合物（双键上

36、有杂原子）的特征是羰基化合物（双键上有杂原子）的特征吸收带，称为吸收带，称为R带带。 几种特征吸收带几种特征吸收带 K吸收带吸收带、共轭双键中、共轭双键中* 跃迁所产跃迁所产生的吸收带称为生的吸收带称为K带，其特点是强度大带，其特点是强度大（104），）， max 在在217-280nm范范围，共轭体系数目越多，深色移动显著。围，共轭体系数目越多，深色移动显著。 E1、 E2带带、 具有环状共轭体系，由具有环状共轭体系，由*产产 生的吸收带。强吸收带。苯的生的吸收带。强吸收带。苯的 E1 max 185nm。 E2 max 204nm 。一般在。一般在 210nm左右。左右。 B带带、具有环状

37、共轭体系是由于、具有环状共轭体系是由于*跃迁和跃迁和苯环的振动重叠引起，也称为精细结构吸收带。苯环的振动重叠引起，也称为精细结构吸收带。B带是芳香族化合物的重要特征吸收带。较弱带是芳香族化合物的重要特征吸收带。较弱吸收吸收（200） ， max 230-270 nm 。 R带带、是由于、是由于 n*跃迁产生的跃迁产生的max 270 - 300nm ，弱吸收弱吸收（100） ，是羰基化合物，是羰基化合物（双键上有杂原子）的特征吸收带，称为（双键上有杂原子）的特征吸收带，称为R带。带。二、无机化合物的紫外二、无机化合物的紫外-可见吸收光谱可见吸收光谱2.配位场跃迁配位场跃迁f电子跃迁吸收光谱电子

38、跃迁吸收光谱镧系和锕系元素的离子对紫外和可见光的镧系和锕系元素的离子对紫外和可见光的吸收是基于内层吸收是基于内层f(s、p、d、f4个轨道）个轨道）电子的跃迁而产生的。其紫外可见光谱为电子的跃迁而产生的。其紫外可见光谱为一些狭长的特征吸收峰，这些峰几乎不受一些狭长的特征吸收峰，这些峰几乎不受金属离子的配位环境的影响。金属离子的配位环境的影响。 第57号元素镧到71号元素镥15种元素 周期系B族中原子序数为89103的 d电子跃迁吸收光谱电子跃迁吸收光谱过渡金属的电子跃迁类型为过渡金属的电子跃迁类型为d电子在不同电子在不同d轨轨道间的跃迁，吸收紫外或可见光谱。这些道间的跃迁，吸收紫外或可见光谱。

39、这些峰强烈受配位环境的影响。峰强烈受配位环境的影响。例如例如 cu2+以水为配位体，吸收峰在以水为配位体，吸收峰在794nm处，处，而以氨为配位体，吸收峰在而以氨为配位体，吸收峰在663nm处。此处。此类光谱吸收强度弱，较少用于定量分析。类光谱吸收强度弱，较少用于定量分析。练习题练习题1光量子的能量正比于辐射的：光量子的能量正比于辐射的：A：频率：频率B：波长：波长.C：波数：波数.D：传播速度：传播速度E周期周期2.电子能级间隔越小，跃迁时吸收光子的电子能级间隔越小，跃迁时吸收光子的A：能量越大：能量越大B：波长越长：波长越长.C：波数越大：波数越大 D：频率越高：频率越高E：以上：以上A、

40、B、C、D、都对、都对 3同一电子能级，振动态变化时所产同一电子能级，振动态变化时所产生的光谱波长范围是：生的光谱波长范围是： A：可见光区：可见光区B：紫外光区：紫外光区C：红外光区：红外光区. D：X射线光区射线光区E：微波区：微波区 4所谓真空紫外区，其波长范围是：所谓真空紫外区，其波长范围是： A：200400nm . B：400800nm C：10200nm D：103nm5 5下面五个电磁辐射区域：下面五个电磁辐射区域：A A：X X射线区射线区B B：红外区：红外区C C：无线电波：无线电波D D：可见光区：可见光区E E：紫外光区：紫外光区请指出（请指出（1 1）能量最大者（）

41、能量最大者（2 2）波长最短者）波长最短者 （3 3）波数最小者（）波数最小者（4 4）频率最小者）频率最小者6以下五种类型的电子能级跃迁，需要能以下五种类型的电子能级跃迁，需要能量量最大的是：最大的是：*:Bn*:Dn*:C*:E*:A第三节 紫外-可见分光光度计的结构与原理一、主要部件 一、主要组成元件光源光源单色器单色器样品室样品室检测器检测器显示显示1 1 光源光源：发出所需波长范围内的连续光谱，有足发出所需波长范围内的连续光谱，有足够够 的光强度的光强度, ,稳定。稳定。 可见光区：可见光区：钨灯，碘钨灯钨灯，碘钨灯(3202500nm) 紫外区：紫外区：氢灯，氘灯氢灯，氘灯(180

42、375nm) 氙灯氙灯：紫外、可见光区紫外、可见光区均可用作光源均可用作光源 /nm钨灯（钨灯（热辐射光源热辐射光源）40040060060080080010001000氙灯（氙灯（气体放电光源气体放电光源）氢灯氢灯强强度度 2、单色器、单色器 将光源发射的复合光分解成单色光并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。可从中选出一任波长单色光的光学系统。 棱镜棱镜:玻璃玻璃3503200nm, 石英石英185400nm 光栅光栅:波长范围宽波长范围宽,色散均匀色散均匀,分辨率高分辨率高, 使用方便使用方便3.3.吸收池：吸收池：( (比色皿比色皿) )用于盛待测及参比

43、溶液。用于盛待测及参比溶液。 可见光区可见光区：光学玻璃池，有：光学玻璃池，有0.5cm 1.0cm 0.5cm 1.0cm 2.0cm 3.0cm2.0cm 3.0cm等规格。等规格。 紫外区：紫外区：石英池石英池4.4.检测器：检测器：利用光电效应，将光能转换成电流信号。利用光电效应，将光能转换成电流信号。 光电池，光电管，光电倍增管光电池，光电管，光电倍增管5.5.指示器：指示器：低档仪器：刻度显示低档仪器：刻度显示 中高档仪器：数字显示，自动扫描记录中高档仪器：数字显示，自动扫描记录 返回氙灯氙灯氢灯氢灯钨灯钨灯棱镜：棱镜：依据不同波长光通过棱镜时折射率不同依据不同波长光通过棱镜时折射

44、率不同单色器单色器入射狭缝入射狭缝准直透镜准直透镜棱镜棱镜聚焦透镜聚焦透镜出射狭缝出射狭缝白光白光红红紫紫1 12 2800 600 500400 光栅：光栅：在镀铝的玻璃表面在镀铝的玻璃表面刻有数量很大的等宽度等刻有数量很大的等宽度等间距条痕间距条痕(600(600、12001200、24002400条条/mm )/mm )。M1M2出出射射狭狭缝缝光屏光屏透透镜镜平面透平面透射光栅射光栅光栅衍射示意图光栅衍射示意图原理原理：利用光通过光栅时发生衍利用光通过光栅时发生衍射和干涉现象而分光射和干涉现象而分光. .返回返回吸收池吸收池注意事项注意事项 拿：为保护透光面， 使用时拿毛玻璃面 b.

45、洗：比色皿内、外壁可以用蒸馏水清洗。不能用洗液洗。因为比色皿是透明材料用胶粘成的，洗液腐蚀性很强，会使比色皿开胶。附着有色物质：用1mol/L HCl-乙醇溶液(1:2)清洗，再用蒸馏水洗干净。附着油污：用5NaOH溶液清洗，再用蒸馏水洗净。 c. 擦：用镜头纸朝一个方向轻轻的擦。 d. 装：装至容积的2/33/4。a. e. 放：放置比色皿时，透光面朝向光通过的方向。光电管光电管(Phototube)(Phototube)h （片）（片）红敏管红敏管 625-1000 nm蓝敏管蓝敏管 200-625 nm数据处理数据处理二、分光光度计的类型二、分光光度计的类型 1.单光束分光光度计单光束分

46、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。缺点 :测量结果受测量光源的波动影响较大,误差大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单波长单光束分光光度计单波长单光束分光光度计简单，价廉，适于在给定波长处测量吸光度或透光度，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。很高的稳定性。 2.双光束分光光度计双光束分光光度计经单色器经单色器分光后经反射分光后经反射镜

47、分解为强度相等镜分解为强度相等的两束光，一束通过参比的两束光，一束通过参比池，一束通过样品池。光度计池，一束通过样品池。光度计能自动比较两束光的强度，能自动比较两束光的强度，此比值即为试样的透射比，此比值即为试样的透射比，经对数变换将它转换成经对数变换将它转换成吸光度并作为波长的函吸光度并作为波长的函数记录下来。数记录下来。单波长双光束分光光度计单波长双光束分光光度计自动记录，快速全波段扫描。可消除光源不稳定、检测器灵自动记录，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。仪器复杂，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。价格较高

48、。双光束分光光度计一般都能自动记录吸收光谱曲线。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消除光源强度变化所引起的误差。 3.双波长分光光度计双波长分光光度计由同一光源发出由同一光源发出的光被分成两束，分的光被分成两束，分别经过两个单色器，得到别经过两个单色器，得到两束不同波长两束不同波长（ 1和和 2）的单色）的单色光；利用切光器使两束光以一定的光；利用切光器使两束光以一定的频率交替照射同一吸收池，然后频率交替照射同一吸收池，然后经过光电倍增管和电子控制系经过光电倍增管

49、和电子控制系统，最后由显示器显示出统，最后由显示器显示出两个波长处的吸光两个波长处的吸光度差值度差值A 配位显色反应配位显色反应 当金属离子与有机显色剂形成配合物时，通常会发生当金属离子与有机显色剂形成配合物时，通常会发生电荷转移跃迁，产生很强的紫外电荷转移跃迁，产生很强的紫外可见吸收光谱。可见吸收光谱。如氧化还原显色反应如氧化还原显色反应例如：钢中微量锰的测定，例如：钢中微量锰的测定，Mn2不能直接进行光度测定不能直接进行光度测定 2 Mn2 5 S2O82-8 H2O =2 MnO4- + 10 SO42- 16H+将将Mn2 氧化成紫红色的氧化成紫红色的MnO4-后，在后，在525 nm

50、处进行测定。处进行测定。紫外可见分光光度计的组成？紫外可见分光光度计的组成？常用的检测器有哪几种？常用的检测器有哪几种？什么是单、双光束分光光度计？什么是单、双光束分光光度计？本课小结基本原理仪器主要部件主要应用吸收定律即溶液的吸光度与溶液的浓度和光程的乘积成正比光源钨灯或碘钨灯、氢灯或氘灯单色器棱镜或光栅定性鉴别、杂质检查及含量测定紫外紫外 可见分光光度法可见分光光度法吸收池玻璃或石英吸收池检测器光电池、光电管、光电倍增管及二极管阵列检测器信号显示系统.利用标准谱图或光谱数据比较 常用的标准谱图有以下的四种： 1 Sadtler Standard Spectra(Ultraviolet),H

51、eyden,London,1978. 萨特勒标准图谱共收集了46000种化合物的紫外光谱。 2 R.A.Friedel and M.Orchin,“Ultraviolet and Visible Absorption Spectra of Aromatic Compounds”,Wiley,New York, 1951. 本书收集了597种芳香化合物的紫外光谱。 3 Kenzo Hirayama：“Handbook of Ultraviolet and Visible Absorption Spectra of Organic Compounds.”,New York,Plenum,1967。

52、 4 “Organic Electronic Spectral Data”，John Wiley and Sons，1946 （这是一套由许多作者共同编写的大型手册性丛书，所收集的文献资料由1946年开始，目前还在继续编写）。 2.纯度的鉴定纯度的鉴定 用紫外吸收光谱确定试样的纯度是比较方便用紫外吸收光谱确定试样的纯度是比较方便的。的。 如苯如苯256nm处处 有有B带，而甲醇带，而甲醇 乙醇无吸收带，乙醇无吸收带，可鉴定其纯度。可鉴定其纯度。 3.结构分析结构分析 紫外紫外-可见吸收光谱一般不用于化合物的可见吸收光谱一般不用于化合物的结构分析，但利用紫外吸收光谱鉴定化合物结构分析，但利用紫外

53、吸收光谱鉴定化合物中的共轭结构和芳环结构还是有一定价值。中的共轭结构和芳环结构还是有一定价值。例如，某化合物在近例如，某化合物在近紫外区内无吸收，说明紫外区内无吸收，说明该物质无共轭结构和芳香结构。该物质无共轭结构和芳香结构。（1）某些特征基团的判别 有机物的不少基团(生色团)，如羰基、苯环、硝基、共轭体系等，都有其特征的紫外或可见吸收带，紫外可见分光光度法在判别这些基团时，有时是十分有用的。 如在270300nm处有弱的吸收带，且随溶剂极性增大而发生蓝移，就是羰基n*跃迁所产生R吸收带的有力证据。在184nm附近有强吸收带(E1带)，在204nm附近有中强吸收带(E2带)，在260nm附近有

54、弱吸收带且有精细结构(B带)，是苯环的特征吸收，等等。可以从有关资料中查找某些基团的特征吸收带。 （2）. 共轭体系的判断共轭体系会产生很强的K吸收带，通过绘制吸收光谱，可以判断化合物是否存在共轭体系或共轭的程度。如果一化合物在210nm以上无强吸收带，可以认定该化合物不存在共轭体系；若在215250nm区域有强吸收带，则该化合物可能有两至三个双键的共轭体系。如13丁二烯， 为217nm， 为21,000；若260350nm区域有很强的吸收带，则可能有三至五个双键的共轭体系，如癸五烯有五个共轭双键， 为335nm， 为118,000。 （3）. 异构体的判断 包括顺反异构及互变异构两种情况的判

55、断包括顺反异构及互变异构两种情况的判断A. 顺反异构体的判断 生色团和助色团处在同一平面上时，才产生最大的共轭效应。由于反式异构体的空间位阻效应小，分子的平面性较好，共轭效应强，因此， 及 都大于顺式异构体。例如，肉桂酸顺、反式的吸收如下：顺式280nm， =13500反式295nm， =27000B.互变异构体的判断 某些有机化合物在溶液中可能有两种以上的互变异构体处于动态平衡中，这种异构体的互变过程常伴随有双键的移动及共轭体系的变化，因此也产生吸收光谱的变化。最常见的是某些含氧化合物的酮式与烯醇式异构体之间的互变。例如乙酰乙酸乙酯就是酮式和烯醇式两种互变异构体： 它们的吸收特性不同：酮式异

56、构体在近紫外光区的 为272nm( 为16)，是n*跃迁所产生R吸收带。烯醇式异构体的 为243nm( 为16000)，是*跃迁共轭体系的K吸收带。两种异构体的互变平衡与溶剂有密切关系。 二、定量分析二、定量分析1.单组分的定量分析单组分的定量分析 （1）吸光系数法（绝对法），）吸光系数法（绝对法），前提是吸光系数知道，前提是吸光系数知道，测出吸测出吸光度，然后根据朗伯比尔定率光度，然后根据朗伯比尔定率As=kbCs测出组份的浓度和含量。测出组份的浓度和含量。 【例【例1-4】P23 （2）标准对照法）标准对照法（只使用单个标准，偶然因素多，往往不太可靠）（只使用单个标准，偶然因素多，往往不太

57、可靠） As=kbCs Ax=kbCs Cs=AsCx/Ax (3)标准曲线法 配制一系列浓度不同的标准溶液，分别配制一系列浓度不同的标准溶液，分别测定其吸光度，用吸光度对浓度作图。测定其吸光度，用吸光度对浓度作图。再测定未知液的吸再测定未知液的吸光度光度Ax，从工作曲，从工作曲线上查得其浓度。线上查得其浓度。cAAxcx回归方程求解2. 多组分的定量分析多组分的定量分析 根据吸光度具有加和性的特点，在同一试样中可以同时测定两个或两个以上组分。假设要测定试样中的两个组分A、B，如果分别绘制A、B两纯物质的吸收光谱，可能有三种情况，如图所示。 混合物的紫外吸收光谱 (a)不重迭 (b)部分重迭

58、(c)相互重迭 （a）情况表明两组分互不干扰，可以用测定单组分的方法分别在1、2测定A、B两组分；（b）情况表明A组分对B组分的测定有干扰，而B组分对A组分的测定无干扰，则可以在1处单独测量A组分，求得A组分的浓度CA。然后在2处测量溶液的吸光度 及A、B纯物质的 和 值，根据吸光度的加和性，即得 则可以求出CB；（c）情况表明两组分彼此互相干扰，此时，在1、2处分别测定溶液的吸光度 及 ，而且同时测定A、B纯物质的 、 及 、 。然后列出联立方程 解得CA、CB。 例： 已知维生素B12在361nm条件下a标=20.7Lg1cm1。精确称取样品30mg，加水溶解稀释至1000mL，在波长36

59、1nm下，用1.00cm吸收池测得溶液的吸光度为0.618，计算样品维生素B12的含量。解： A=a样bc则维生素B12的含量=1)1000/30(618. 0bcaA样116 .20cmgL%5 .99%10020.7.620一一 样品的制备样品的制备第五节 实验技术溶剂的要求溶剂的要求1 ：对被测组分有良好的溶解能力对被测组分有良好的溶解能力2 ：在测定波长范围没用明显的吸收在测定波长范围没用明显的吸收3 ：被测组分在溶剂中有良好的吸收峰形被测组分在溶剂中有良好的吸收峰形4 ：挥发性小挥发性小5 ：不易燃不易燃6 ：无毒、价格便宜无毒、价格便宜二二 仪器测量条件的选择仪器测量条件的选择、吸

60、光度测条、吸光度测条1.1.选选择适当的入射波长择适当的入射波长 一般应该选择一般应该选择maxmax为入射光波长。但如为入射光波长。但如果果maxmax处有共存组分干扰时，则应考虑选处有共存组分干扰时，则应考虑选择灵敏度稍低但能避免干扰的入射光波长。择灵敏度稍低但能避免干扰的入射光波长。 3、仪器狭逢宽度的选择、仪器狭逢宽度的选择 狭逢宽度过大，入射光的单色性降狭逢宽度过大，入射光的单色性降低狭逢宽度过小，光强变弱。在不低狭逢宽度过小，光强变弱。在不引起引起吸光度减小的情况下，尽量选吸光度减小的情况下，尽量选取最大的取最大的狭逢宽度。狭逢宽度。2、吸光度范围的选择、吸光度范围的选择 仪器光源