紫外可见优秀课件

紫外可见分光光度法Chapter71第一节基本原理一、概述二、紫外可见吸收光谱三、分子吸收光谱与电子跃迁四、光的吸收定律2一、概述–分子光谱原子核在其平衡位置附近的相对振动---

振动能级（Ev）Ｅ＝Ｅe+Ｅv+ＥrΔΕe>ΔΕv>ΔΕr

物质分子内部三种运动形式

电子相对于原子核的运动

---电子能级（Ee）

分子本身绕其重心的转动---转动能级（Er）3一、概述–分子光谱ΔΕr

0.005～0.050eV远红外光谱或分子转动光谱ΔΕv

0.05～１eV红外光谱或分子振动光谱ΔΕe

1～20eV紫外—可见光谱或分子的电子光谱5二、紫外可见光谱

可见吸收光谱：电子跃迁光谱吸收光波长范围400780nm，主要用于有色物质的定量分析。紫外吸收光谱：电子跃迁光谱

吸收光波长范围200400nm（近紫外区），可用于结构鉴定和定量分析。特点灵敏度高选择性较好通用性强准确度较好操作简单价格低廉6吸收曲线与最大吸收波长

max用不同波长的单色光照射，测吸光度二、紫外可见吸收光谱不同浓度的溶液，测吸光度7二、紫外可见吸收光谱有机化合物的紫外—可见吸收光谱分子中外层价电子跃迁的结果（三种）：σ电子、π电子、n电子分子轨道理论：一个成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子轨道的基态，即成键轨道或非键轨道上。9二、紫外可见吸收光谱有机化合物的紫外—可见吸收光谱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.所需能量ΔΕ大小顺序为n→π＊<π→π＊<n→σ＊<σ→σ＊

10*跃迁能量很大吸收光谱在真空紫外区多为饱和烃甲烷 125nm乙烷 135nm11*和n*跃迁*和n*跃迁能量低（>200nm）

含有不饱和键的有机分子易发生这类跃迁

有机化合物的紫外-可见吸收光谱分析多以这两类跃迁为基础*比n*跃迁几率大100-1000倍*跃迁吸收强，~104

n*跃迁吸收弱，500C=C,C≡C,N=N,C=O13生色团—— 含有键不饱和官能团14生色团共轭－K吸收带（Konjugation)>104217–280nm共轭越多，波长越长，强度越大P145R吸收带(Radikal)

n*

100B吸收带（Benzenoid,苯的)230-270nm,精细结构，１８５（最强），２０４（强），15红移与蓝移红移—λmax向长波方向移动蓝移—向短波方向移动(或紫移)。增色效应—吸收强度即摩尔吸光系数ε增大的现象减色效应—吸收强度即摩尔吸光系数ε减小的现象引入取代基或改变溶剂17溶剂的影响强，*红移n*蓝移溶剂的极性溶剂对吸收峰强度和精细结构的影响极性强，精细结构消失溶剂本身吸收带的影响要求溶剂在测定的波长段无吸收P14718二、紫外可见吸收光谱金属配合物的紫外—可见吸收光谱⑴配位体微扰的金属离子d一d电子跃迁和

ｆ一ｆ电子跃迁摩尔吸收系数ε很小，对定量分析意义不大。⑵金属离子微扰的配位体内电子跃迁金属离子的微扰，将引起配位体吸收波长和强度的变化。变化与成键性质有关，若静电引力结合，变化一般很小。若共价键和配位键结合，则变化非常明显。d一d(过渡金属）ｆ一ｆ（镧系锕系）19三、光的吸收定律

朗伯—比耳定律布格(Bouguer)—1729年朗伯(Lambert)—1760年光的吸收程度和吸收层厚度的关系

A∝b21三、光的吸收定律比耳(Beer)—1852年

朗伯—比耳定律光的吸收程度和吸收物浓度之间的关系

A∝c22三、光的吸收定律光的吸收程度和吸收层厚度的关系A∝b光的吸收程度和吸收物浓度之间的关系

A∝c

朗伯—比耳定律吸光光度法的理论基础和定量测定的依据朗伯(Lambert)比耳(Beer)23摩尔吸光系数三、光的吸收定律不随浓度c和光程长度b的改变而改变，在温度和波长等条件一定时，ε仅与吸收物质本身的性质有关同一吸收物质在不同波长下的ε值是不同的。在最大吸收波长λmax处的摩尔吸光系数，常以εmax表示。代表可能达到的最大灵敏度。εmax越大表明光度法测定该物质灵敏度越高ε>105：超高灵敏；ε=(6～10）×104

：高灵敏ε<2×104

：不灵敏。25三、光的吸收定律透过率T—

入射光透过溶液的程度T=It/I0吸光度A与透过率T的关系:A

＝－lgT

26三、光的吸收定律化学性因素假定：所有的吸光质点之间不发生相互作用当溶液浓度c>10－2mol/L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。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29例：铬酸盐或重铬酸盐溶液中存在下列平衡：

CrＯ42-＋2H＋

=Cr2Ｏ72-＋H2Ｏ溶液中CrＯ42-、Cr2Ｏ72-的颜色不同，吸光性质也不相同。故：此时溶液pH对测定有重要影响。三、光的吸收定律30光电比色计单光束双光束

紫外-可见分光光度计单光束双光束或单波长双波长比色分析分类目视比色法光度法四、紫外可见分光光度计31目视比色法用眼睛比较溶液颜色的深浅以测定物质的含量。常用的目视比色法是标准系列法：

使用一套比色管分别加入一系列不同量的标准溶液，再加入等量的显色剂和其他试剂，稀释至一定刻度。用同样方法配制待测溶液，从管口垂直向下观察，比较，得到待测溶液浓度。优点：设备简单，操作简单，比色管内液层厚，颜色易观察，在复合光下进行测定，不需严格地服从朗伯-比尔定律。缺点：准确度不高，若待测溶液中存在第二种有色物质，相对误差5%~20%32光度法用光电计测定溶液的吸光度,称之为光电比色法。用分光光度计进行测定的方法为分光光度法。

测定原理相同获得单色光的方法不同(滤光片，棱镜或光栅)33光度法与目视法比较有以下优点：(1)提高了准确度

用仪器代替了人眼进行测量，消除了人的主观误差。(2)提高了选择性

测定的溶液中若有其他物质共存时，可选择适当的单色光和参比溶液来消除干扰。(3)提高了分析速度

在分析大批试样时，使用标准曲线法可简化手续，加快分析速度。34分光光度计的种类和型号很多：单光束分光光度计、双光束分光光度计、双波长分光光度计。单光束分光光度计光源单色器试样池检测器显示系统参比池如：国产751型、752型、721型、722型、724型。分光光度计的分类35双光束分光光度计光源单色器试样池检测器显示系统参比池如：国产710型、730型、740型。切光器

双光束分光光度计是把光源发出的一束光变成两束，几乎同时通过参比溶液和被测溶液，然后同时测量透射光的强度，克服了由于光源和检测系统不稳定带来的测量误差。36双波长分光光度计光源单色器试样池检测器显示系统12切光器

双波长分光光度计是采用两个单色器把光源发出的光分成两束强度相同、波长分别为1、2的单色光交替照射到同一吸收池上，其透过光被检测器所吸收，经信号处理系统处理可直接获得溶液对不同波长单色光的吸收度之差。

单色器A=A1-A2消除人工配制的空白溶液与本底之间的差别而引起的误差，可测定多组分溶液和混浊溶液。37四、紫外可见分光光度计38四、紫外可见分光光度计39HitachiU3010

紫外可见分光光度计普析通用TU-1221型紫外可见分光光度计分光光度法—仪器40波长330~800nm722型光栅分光光度计分光光度法—仪器41光源单色器样品室检测器显示基本组成42显示屏波长调节旋钮比色池架分光光度法—仪器43四、紫外可见分光光度计1.光源

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

可见光区：钨灯作为光源，其辐射波长范围在320～2500nm。

紫外区：氢、氘灯。发射185～400nm的连续光谱。44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。四、紫外可见分光光度计2.单色器棱镜、光栅45四、紫外可见分光光度计3.样品室在紫外区须采用石英池，可见区一般用玻璃池。46四、紫外可见分光光度计

利用光电效应将透过吸收池的光信号变成可测的电信号4.检测器光电池、光电管或光电倍增管。5.结果显示记录系统检流计、数字显示、微机进行仪器自动控制和结果处理47显色反应及显色条件的选择显色反应将待测组分转变成有色化合物的反应显色剂与待测组分形成有色化合物的试剂五、紫外-可见分光光度法的应用-无机分析显色反应类型络合反应氧化还原反应取代反应缩合反应选择要素灵敏度高选择性好生成物稳定组成恒定显色剂在测定波长处无明显吸收对比度大，要求△>60nm。48五、紫外-可见分光光度法的应用-无机分析显色条件的选择1.显色剂用量2.反应体系的酸度

影响金属离子和显色剂的存在形式、络合物组成、稳定性及反应进行程度49五、紫外-可见分光光度法的应用-无机分析显色条件的选择3.显色时间4.显色温度5.溶剂6.干扰的消除选择适当的显色反应条件加入掩蔽剂分离干扰离子磺基水杨酸法测定Fe

3+、Cu2+溶液中Fe

3+

(pH=2.5)用NH4SCN作显色剂测定Co

2+,Fe

3+有干扰(加入NaF与Fe

3+发生络合反应生成FeF63-)50五、紫外-可见分光光度法的应用-无机分析吸光度测量条件的选择1.选择适当的入射波长

一般应该选择λmax为入射光波长。但如果λmax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。2.控制适宜的吸光度（读数范围）Tmin＝36.8%,Amin＝0.434最佳读数范围T%=70％～10％A=0.15～1.051五、紫外-可见分光光度法的应用-无机分析

3.选择合适的参比溶液若仅待测组分与显色剂反应产物有吸收，其它试剂均无吸收，用纯溶剂（水)作参比溶液；若显色剂或其它试剂略有吸收，而试液本身无吸收，用“试剂空白”(不加试样溶液)作参比溶液若待测试液有吸收，而显色剂等无吸收，则可用“试样空白”(不加显色剂)作参比溶液；52五、紫外-可见分光光度法的应用-无机分析1.单组分的测定2.多组分的同时测定采用A-C

标准曲线法定量测定。若各组分的吸收曲线互不重叠，则可在各自最大吸收波长处分别进行测定。若各组分的吸收曲线互有重叠，则可根据吸光度的加合性解联立方程组得出各组分的含量。Aλ1=εaλ1bca

＋εbλ1bcb

Aλ2=εaλ2bca

＋εbλ2bcb

分光光度测定方法53五、紫外-可见分光光度法的应用-有机分析定性分析结构分析标准谱图对照经验规则计算官能团鉴定顺反异构体的确定互变异构体的确定P147~14954五、紫外-可见分光光度法的应用-有机分析定性分析经验规则计算Woodward规则共轭二烯烃、多烯烃、共轭烯酮类*跃迁Scott规则芳香族羰基衍生物E2带55Woodward规则---共轭二烯烃、多烯烃56五、紫外-可见分光光度法的应用-有机分析官能团鉴定紫外吸收光谱与有机化合物分子结构的关系饱和烃远紫外区，杂原子会使其红移（n*

）不饱和脂肪烃数个生色团不相连——分别产生吸收生色团共轭——原有吸收峰消失，向长波移动*，217-280nm,K吸收带共轭越多，波长越长P145表57五、紫外-可见分光光度法的应用-有机分析官能团鉴定紫外吸收光谱与有机化合物分子结构的关系芳香烃苯

E1:185nm,E2:

204nm,E3:230-270nm

(精细结构吸收带，B吸收带)单取代基——红移双取代基——对位红移大，邻、间移动小

一推一吸最明显结合环数——环数越多，波长越长58⑴若在200～750nm波长范围内无吸收峰，则可能是直链烷烃、环烷烃、饱和脂肪族化合物或仅含一个双键的烯烃等。不含共轭体系，无醛、酮、溴、碘。五、紫外-可见分光光度法的应用-有机分析官能团鉴定⑵若在270～350nm波长范围内有低强度吸收峰(ε＝10～100L·mol-1·cm-1),（n→π跃迁），则可能含有一个简单非共轭且含有n电子的生色团，如羰基。⑶若在2５0～300nm波长范围内有中等强度的吸收峰则可能含苯环。59五、紫外-可见分光光度法的应用-有机分析⑷若在210～250nm波长范围内有强吸收峰，则可能含有2个共轭双键；若在260～300nm波长范围内有强吸收峰，则说明该有机物含有3个或3个以上共轭双键。⑸若该有机物的吸收峰延伸至可见光区，则该有机物可能是长链共轭或稠环化合物。60五、紫外-可见分光光度法的应用-有机分析顺反异构体的确定反式异构体λmax=295nm,εmax=13500顺式异构体λmax=280nm,εmax=7000C=CHHCOOHC=CHHCOOH肉桂酸61互变异构体的确定CH3―C―CH2―C―OC2H5CH3―CH=CH―C―OC2H5‖‖‖OOO酮式烯醇式五、紫外-可见分光光度法的应用-有机分析乙酰乙酸乙酯204nm处仅有弱吸收245nm处有强的K吸收带62化合物纯度的检验五、紫外-可见分光光度法的应用-有机分析化合物在紫外光区没有明显的吸收峰杂质在紫外光区有较强的吸收峰杂质试样测出的摩尔吸光系数比标准样品的小纯度低63应用实例以聚苯酰亚胺树脂微球为基体的树状间隔臂亲和色谱固定相的合成

非多孔3-5微米的聚苯酰亚胺树脂（PPTA）微球的合成

将对苯二胺加入一定浓度的碳酸钠水溶液，再往其中滴入溶有乳化剂SPAN85、TWEEN80，以及乳化助剂正丁醇的四氢呋喃搅拌使之成均一乳液。水与四氢呋喃的体积比为：水/四氢呋喃=2.5/1，充分搅拌后加入80-100目的对苯二甲酰氯粉末，以一定搅速搅拌一段时间后，停止反应，反应液离心得到的沉淀分别用丙酮，乙醇，去离子水洗涤，再用浓氨水浸泡12h，最后水洗至中性即得聚苯酰亚胺树脂微球。

分析科学学报，2001，17（6），480-482

64在已合成的微球基体上偶联新型树状间隔臂——聚胺基酰胺树脂（PAMAM）

三次重复的马氏加成反应和酰胺化反应

应用实例65直接利用间隔臂表面的仲胺基，与高碘酸钾氧化后的配位体辅酶Ⅰ（NAD）反应生成含亚胺的席夫碱，最后用硼氢化钠将生成的席夫碱还原。

1=NADStandardSolution2=G=3.0PPTAhydrolyzedbyHClsolution,3=G=3.0PPTAConnectedwithNADligandhydrolyzedbyHClsolution,4=G=3.0PPTAConnectedwithNADligandhydrolyzedinwatersolution应用实例66本章应掌握的要点1、紫外吸收光谱和可见吸收光谱同属电子光谱，都是由于价电子跃迁而产生的。2、有机化合物分子的跃迁有四大类：→*、

n→*、

→*、n→*，各类跃迁所需能量也按以上顺序逐一减少。3、吸收带分为四种类型：R带、K带、B带、E带不同类型吸收带其最大吸收波长、形状均不相同且具有一定的特征性。4、芳香族化合物的特征吸收带是B带，其最大吸收峰波长在230~270nm；具有共轭的双键化合物具有K带，其波长和强度与共轭体系的长短、位置、取代基种类等有关，可初步判断结构。679、光的吸收定律有一定的适用范围。光的吸收定律产生偏差现象的原因主要是单色光不纯和显色溶液中发生水解、缔合、沉淀等化学反应。7、光的吸收定律的数学表达式是A=ε

cb。吸收系数

ε表示物质对某一特定波长光的吸收能力。5