紫外-可见光吸收实验

1、紫外紫外-可见光吸收实验可见光吸收实验材料科学与工程学院材料科学与工程学院材料物理系材料物理系2014.12.192014.12.191.1.实验目的实验目的2.2.实验原理实验原理3.3.实验内容与步骤实验内容与步骤4.4.实验报告要求实验报告要求5.5.思考题思考题实验目的实验目的1.学习紫外学习紫外-可见分光光度计的使用可见分光光度计的使用 。2.掌握紫外掌握紫外-可见分光光度计的基本构造可见分光光度计的基本构造 。3.使用紫外使用紫外-可见分光光度计对样品的成分进行鉴定可见分光光度计对样品的成分进行鉴定 。实验原理实验原理1.紫外紫外-可见光谱的基本原理可见光谱的基本原理 紫外紫外-可

2、见光谱（可见光谱（ultraviolet-visible spectroscopy，UV-Vis），也可简称紫外光谱（），也可简称紫外光谱（UV），是吸收光谱的一种。），是吸收光谱的一种。 紫外光谱与电子跃迁有关，分子中价电子经紫外或可见光紫外光谱与电子跃迁有关，分子中价电子经紫外或可见光照射时，电子从低能级跃迁到高能级，此时电子就吸收了相应照射时，电子从低能级跃迁到高能级，此时电子就吸收了相应波长的光，这样产生的吸收光谱即为紫外光谱。波长的光，这样产生的吸收光谱即为紫外光谱。 紫外吸收光谱的波长范围是紫外吸收光谱的波长范围是100-400nm，其中：，其中： 100-200nm为远紫外区；为

3、远紫外区； 200-400nm为近紫外区。为近紫外区。 通常紫外光谱是指近紫外区，可见区为通常紫外光谱是指近紫外区，可见区为400-800nm。图图1 电子能级与电子跃迁电子能级与电子跃迁 由于紫外光谱是指近紫外区由于紫外光谱是指近紫外区( 200-400 nm)，所以只能观察，所以只能观察 *和和 n *跃迁，也就是说紫外光谱只适用于分析分子跃迁，也就是说紫外光谱只适用于分析分子中具有不饱和结构的化合物。中具有不饱和结构的化合物。2.紫外光谱的表示法紫外光谱的表示法（1）紫外吸收带的强度）紫外吸收带的强度 一定温度下，一定波长的单色光通过均匀的、非散射的一定温度下，一定波长的单色光通过均匀的

4、、非散射的溶液时，溶液的吸光度与溶液的浓度和液层厚度的乘积成正溶液时，溶液的吸光度与溶液的浓度和液层厚度的乘积成正比。比。 朗伯朗伯-比尔定律（比尔定律（Lamber-Beer）：）：Akbc 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）； k：摩尔吸光系数，单位：摩尔吸光系数，单位 Lmol-1cm-1； b：液层厚度（光程长度），通常以：液层厚度（光程长度），通常以cm为单位；为单位； c：溶液的摩尔浓度，单位：溶液的摩尔浓度，单位 molL-1；入射光入射光 I0透射光透射光 It（2）紫外光谱的表示法）紫外光谱的表示法 UV图由横坐标、纵坐标和吸收曲线组成。

5、图由横坐标、纵坐标和吸收曲线组成。 横坐标表示吸收光的波长，用横坐标表示吸收光的波长，用nm为单位。为单位。 纵坐标表示吸收光的吸收强度，可以用纵坐标表示吸收光的吸收强度，可以用A（吸光度）、（吸光度）、T（透射比或透光率或透过率）、（透射比或透光率或透过率）、1-T（吸收率）、（吸收率）、k（吸收（吸收系数）中的任何一个来表示。系数）中的任何一个来表示。 T = It / I0 吸收曲线表示化合物的紫外吸收情况。曲线最大吸收吸收曲线表示化合物的紫外吸收情况。曲线最大吸收峰的横坐标为该吸收峰的位置，纵坐标为它的吸收强度。峰的横坐标为该吸收峰的位置，纵坐标为它的吸收强度。（3）紫外）紫外-可见分

6、光光度计的基本构造可见分光光度计的基本构造 基本构造主要由基本构造主要由光源光源、单色器单色器、吸收池吸收池、检测器检测器和和信号信号显示系统显示系统五大部分组成。五大部分组成。 光源光源 单色器单色器 样品池样品池 检测器检测器 信号显示系统信号显示系统 光源光源 在整个紫外光区或可见光区可以发射连续光谱，具有足在整个紫外光区或可见光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。够的辐射强度、较好的稳定性、较长的使用寿命。紫外光源紫外光源-氘灯氘灯(18-360nm)可见光源可见光源-钨灯钨灯(350-1000nm) 单色器单色器 单色器是将光源辐射的复合光分成单色光

7、的光学装置。它是分单色器是将光源辐射的复合光分成单色光的光学装置。它是分光光度计的心脏部分。单色器一般由光光度计的心脏部分。单色器一般由狭缝狭缝、色散元件色散元件及及透镜系统透镜系统组组成。关键是色散元件，最常见的色散元件是棱镜和光栅。成。关键是色散元件，最常见的色散元件是棱镜和光栅。 狭缝：将单色器的散射光切割成单色光。直接关系到仪器的分狭缝：将单色器的散射光切割成单色光。直接关系到仪器的分辨辨 率。狭缝越小，光的单色性越好。分为入射狭缝和出射狭缝。率。狭缝越小，光的单色性越好。分为入射狭缝和出射狭缝。 棱镜：玻璃棱镜：玻璃3503200nm，石英，石英1854000nm。 光栅：波长范围宽

8、，色散均匀，分辨性能好，使用方便。光栅：波长范围宽，色散均匀，分辨性能好，使用方便。543211 1入射狭缝入射狭缝 2 2准直透镜准直透镜 3 3棱镜棱镜 4 4聚焦棱镜聚焦棱镜 5 5出射狭缝出射狭缝 吸收池吸收池 又称比色皿，用于盛放待测溶液和决定透光液层厚度的器又称比色皿，用于盛放待测溶液和决定透光液层厚度的器件。吸收材料必须能够透过所测光谱范围的光；一般件。吸收材料必须能够透过所测光谱范围的光；一般可见光区可见光区使用玻璃吸收池使用玻璃吸收池，紫外光区使用石英吸收池紫外光区使用石英吸收池； 规格有规格有0.5、1.0、2.0、5.0cm等。等。 在高精度的分析测定中（紫外区尤其重要）

9、，吸收池要挑在高精度的分析测定中（紫外区尤其重要），吸收池要挑选配对，因为吸收池材料的本身吸光特性以及吸收池的光程长选配对，因为吸收池材料的本身吸光特性以及吸收池的光程长度的精度等对分析结果都有影响。度的精度等对分析结果都有影响。 注意事项：注意事项：手执两侧的毛面，盛放液体高度四分之三。手执两侧的毛面，盛放液体高度四分之三。 检测器检测器 利用利用光电效应光电效应将透过吸收池的光信号变成可测的电信号，将透过吸收池的光信号变成可测的电信号，常用的有光电管、光电倍增管、光电二极管、光电摄像管等。常用的有光电管、光电倍增管、光电二极管、光电摄像管等。 要求灵敏度高、响应时间短、噪声水平低、稳定性好

10、的优要求灵敏度高、响应时间短、噪声水平低、稳定性好的优点。点。光电池光电池 光电管光电管 光电倍增管光电倍增管 信号显示系统信号显示系统 将监测器输出的信号放大并显示出来的装置。将监测器输出的信号放大并显示出来的装置。常用的液晶常用的液晶数字指示窗口和计算控制显示。数字指示窗口和计算控制显示。q以检流计或微安表指示仪表以检流计或微安表指示仪表q数字显示和自动记录型装置数字显示和自动记录型装置 （4）紫外）紫外-可见分光光度计的分类可见分光光度计的分类 按仪器使用波长分类：按仪器使用波长分类： 真空紫外分光光度计（真空紫外分光光度计（0.1-200 nm）；）； 可见分光光度计（可见分光光度计（

11、350-700 nm）；）； 紫外紫外-可见分光光度计（可见分光光度计（190-1100 nm）；）； 紫外紫外-可见可见-红外分光光度计（红外分光光度计（190-2500 nm）；）； 按仪器使用的光学系统分类：按仪器使用的光学系统分类： 单光束分光光度计；单光束分光光度计； 双光束分光光度计；双光束分光光度计； 双波长分光光度计；双波长分光光度计； 动力学分光光度计；动力学分光光度计；单光束单光束分光分光光度计光度计双光束双光束分光分光光度计光度计双波长双波长分光分光光度计光度计（5）紫外）紫外-可见分光光度计的应用可见分光光度计的应用 推断官能团推断官能团 如果一个化合物在紫外区有强的吸

12、收，表明它可能存在共轭体系，吸如果一个化合物在紫外区有强的吸收，表明它可能存在共轭体系，吸收波长越长，共轭体系越大。收波长越长，共轭体系越大。 判断异构体判断异构体 不同的异构体可能具有不同的紫外光谱，以此来判断属哪个异构体。不同的异构体可能具有不同的紫外光谱，以此来判断属哪个异构体。 推断分子结构推断分子结构（骨架）（可结合（骨架）（可结合Woodward规则的计算结果）规则的计算结果） 分子量的测定分子量的测定 定量分析的应用定量分析的应用：朗伯：朗伯-比尔定律。比尔定律。 医药研究医药研究 抗癌药物对抗癌药物对 DNA 变性影响的研究、人血清与癌细胞关系的研究。变性影响的研究、人血清与癌

13、细胞关系的研究。实验内容与步骤实验内容与步骤（一）样品溶液的配制（一）样品溶液的配制 1.取本品取本品10片，精密称定，研细，再精密称取片，精密称定，研细，再精密称取0.4g（约（约醋酸地塞米松醋酸地塞米松7.5mg），置于），置于50ml的容量瓶中，加入乙醇的容量瓶中，加入乙醇35ml，超声溶解，超声溶解20分钟左右，放冷至室温；分钟左右，放冷至室温； 2.加入乙醇稀释至刻度加入乙醇稀释至刻度 ，摇匀，滤过，精密量取续滤液，摇匀，滤过，精密量取续滤液10ml，置于另一个，置于另一个50ml的容量瓶中，加入乙醇稀释至刻度的容量瓶中，加入乙醇稀释至刻度，摇匀，待用。，摇匀，待用。式（式（2）中：

14、）中：A为样品吸光度；为样品吸光度；W为平均片重（为平均片重（g/片）；片）；M为称样重量（为称样重量（g）；）；标示量为标示量为0.75mg/片；片；E1%1cm为醋酸地塞米松（为醋酸地塞米松（C24H31FO6）的吸收系数，按）的吸收系数，按354计算。计算。 （二）样品的测定（二）样品的测定1.依次打开电脑电源，分光光度计电源，在桌面上双击依次打开电脑电源，分光光度计电源，在桌面上双击UV-Probe图表，输入密码；图表，输入密码；2.等待仪器自检查，所有自检项目完成通过后，点击等待仪器自检查，所有自检项目完成通过后，点击“确定确定”，再点击，再点击“基线基线”，进行，进行基线校正；基线

15、校正；3.将样品池和参比池均放上空白，点击将样品池和参比池均放上空白，点击“自动调零自动调零”。4.将样品池换上样品，选择将样品池换上样品，选择“编辑编辑”中的中的“方法方法”，建立数据采集的方法；，建立数据采集的方法；5.然后再在然后再在200nm-400nm范围内扫描，确定最大吸收波长，保存数据；范围内扫描，确定最大吸收波长，保存数据；6.再在最大吸收波长范围附近确定吸收波长范围，扫描测定其吸光度，保存数据；再在最大吸收波长范围附近确定吸收波长范围，扫描测定其吸光度，保存数据；7.打印图表，关闭仪器电源。打印图表，关闭仪器电源。8.按吸收系数法计算本品的含量，计算公式如下：按吸收系数法计算本品的含量，计算公式如下：实验报告要求实验报告要求明确实验目及要求；明确实验目及要求；掌握掌