紫外吸收光谱法

紫外吸收光谱法1第1页，课件共112页，创作于2023年2月第一节紫外吸收光谱概述一、紫外—可见吸收光谱(UV-Vis)1、定义

紫外—可见吸收光谱是分子吸收紫外—可见光区200-800nm的电磁波而产生的吸收光谱，简称紫外光谱(UV)。

200-800nm数量级能量的吸收，可以导致分子的价电子由基态(So)跃迁到高能量的激发态(S1，S2，…)，过去曾将由电子跃迁产生的吸收光谱称为电子光谱。2第2页，课件共112页，创作于2023年2月2、紫外－可见光可分为3个区域远紫外区100—200nm近紫外区200—400nm可见区400—800nm1）大量的工作集中在对近紫外区的研究，近紫外区的光谱涉及绝大多数共轭的有机分子中价电子跃迁，对分子结构鉴定有着十分重要的意义。3第3页，课件共112页，创作于2023年2月2）可见区的光谱：有色物质在这个区域内有吸收。3）远紫外区又称为真空紫外区，由于空气中的氧、氮、二氧化碳和水对这个区域有吸收，远紫外光谱的研究必须在绝对真空状态或充有其它惰性气体如氩、氮等的情况下进行。实际上惰性气体在远紫外区域内也有一定的吸收，如氩在107nm以下，氮在60nm以下有吸收。由于技术上的困难，远紫外区的光谱研究较少。4第4页，课件共112页，创作于2023年2月二、分子吸收光谱1、分子吸收光谱的产生在分子中，除了电子相对于原子核的运动外，还有核间相对位移引起的振动和转动。这三种运动能量都是量子化的，并对应有一定能级。下图为分子的能级示意图。电子能级振动能级转动能级BA分子中电子能级、振动能级和转动能级示意图5第5页，课件共112页，创作于2023年2月

若用△E电子、△E振动、△E转动分别表示电子能级差、振动能级差、转动能级差则△E电子△

E振动△

E转动分子的总能量可以认为是这三种能量的总和：

E分子=E电子+E振动+E转动当用频率为的电磁波照射分子，而该分子的较高能级与较低能级之差△E恰好等于该电磁波的能量h时，即有△E=h

（h为普朗克常数）此时，在微观上出现分子由较低的能级跃迁到较高的能级；在宏观上则透射光的强度变小。6第6页，课件共112页，创作于2023年2月

根据吸收电磁波的范围不同，可将分子吸收光谱分为远红外光谱、红外光谱及紫外-可见光谱三类。

1）分子的转动能级差一般在0.005～0.05eV。产生此能级的跃迁，需吸收波长约为250～25m的远红外光，因此，形成的光谱称为转动光谱或远红外光谱。分子的振动能级差一般在0.05～1eV，需吸收波长约为25～1.25m的红外光才能产生跃迁。在分子振动的同时有分子的转动运动。这样，分子振动产生的吸收光谱中，包括转动光谱，故常称为振动-转动光谱。由于它吸收的能量处于红外光区，故又称红外光谱。2、分子吸收光谱类型7第7页，课件共112页，创作于2023年2月2）电子的跃迁能差约为1～20eV，比分子振动能级差要大几十倍，所吸收光的波长约为12.5～

0.06m，主要在真空紫外到可见光区，对应形成的光谱，称为电子光谱或紫外–可见吸收光谱。通常，分子是处在基态振动能级上。当用紫外-可见光照射分子时，电子可以从基态激发到激发态的任一振动（或不同的转动）能级上。我们通常所说的紫外—可见光谱法，实际上是指近紫外-可见光谱法。8第8页，课件共112页，创作于2023年2月

见下图，为茴香醛的紫外-可见光谱图9第9页，课件共112页，创作于2023年2月

为什么分子的紫外－可见光谱不是线状光谱，而是带状光谱？通常，分子是处在基态振动能级上。当用紫外-可见光照射分子时，电子可以从基态激发到激发态的任一振动（或不同的转动）能级上。因此，电子能级跃迁产生的吸收光谱，包括了大量谱线，并由于这些谱线的重叠而成为连续的吸收带。又因为绝大多数的分子光谱分析，都是用液体样品，加之仪器的分辨率有限，因而使记录所得电子光谱的谱带变宽。10第10页，课件共112页，创作于2023年2月按Beer-Lambert定律，A=lg（1/T）=ε×c×l

吸光度A在一定波长下与物质的量浓度c(mol／L)成正比，即与吸收辐射能的分子数成正比；T为透光率，ε是摩尔吸收系数，单位是L·mol-1·cm-1，1表示透射光程长为1cm。所以，如果在同一溶液中含有两种以上有吸收辐射作用的分子存在时，该溶液在这个波长的吸光度等于在这个波长有吸收的各种分子的吸光度总和。1、吸光强度三、紫外光谱图11第11页，课件共112页，创作于2023年2月吸光度的加和性12第12页，课件共112页，创作于2023年2月13第13页，课件共112页，创作于2023年2月2、紫外光谱的表示方法：（1）图示法：常见的有：A－λ作图。

ε－λ或ℓgε－λ作图，波长λ的单位为nm。（2）数据表示法：以谱带的最大吸收波长λmax

和εmax（或ℓgεmax）作表格。（3）对于测定物质组成不确定时，可以用百分透过率（T%）。14第14页，课件共112页，创作于2023年2月15第15页，课件共112页，创作于2023年2月若用一连续辐射的电磁波照射分子，将照射前后光强度的变化转变为电信号，并记录下来，然后以波长为横坐标，以电信号（吸光度A）为纵坐标，就可以得到一张光强度变化对波长的关系曲线图——分子吸收光谱图。3、紫外—可见吸收光谱图重组双功能水蛭素(RGD-Hirudin)的紫外光谱图16第16页，课件共112页，创作于2023年2月几种有机化合物的分子吸收光谱图：（1）-胡罗卜素-胡罗卜素-胡罗卜素-胡罗卜素17第17页，课件共112页，创作于2023年2月（2）咖啡因（3）阿斯匹林（4）丙酮18第18页，课件共112页，创作于2023年2月四紫外光谱的基本原理1、分子轨道能级

根据分子轨道理论，分子轨道是由原子轨道组合而成的，即原子轨道线性组合形成分子轨道（LCAO-MO)。原子轨道和分子轨道都可以用电子运动的波函数来描述。以双原子为例，原子轨道ψA和ψB

相互作用后形成两个分子轨道Ψ1

和Ψ2Ψ1=ψA+ψBΨ2=ψA-ψB19第19页，课件共112页，创作于2023年2月一个是成键轨道，比原来的分子轨道能量低，另一个为反键轨道，比原来的原子轨道能量高，其轨道能级描述如图所示：除了成键分子轨道和反键轨道外，含杂原子（O、N、S、卤素等）的分子中还存在未分享电子对居于非键分子轨道（n）中。20第20页，课件共112页，创作于2023年2月各种电子跃迁相应的吸收峰和能量示意图**

*n**n*能量*反键轨轨道*反键道n非键轨道成键轨道成键轨道200300400/nm显然，可能的电子跃迁有6种，但*和*的跃迁几率很低，因此，只研究另外四种跃迁类型。21第21页，课件共112页，创作于2023年2月现以C=O为例来说明电子的跃迁类型（如下图）22第22页，课件共112页，创作于2023年2月

电子的跃迁方式有以下几种：*、

n*、*、n*，跃迁能量也依次递减。1）*跃迁

电子能级很低，一般不易被激发，*跃迁需要吸收很大能量，这种跃迁谱带都落在远紫外区（λmax<150nm）饱和碳氢化合物只含有结合牢固的键，仅在远紫外区可观察到它们的吸收光谱。惟环丙烷的*跃迁稍靠近近紫外一些，λmax约为190nm。2、电子跃迁类型23第23页，课件共112页，创作于2023年2月在饱和烃的含氧、氮、卤素、硫的衍生物的分子轨道中，有一对非成键电子(简称为n电子)，它们除了有*跃迁外，还有n*。显然n*跃迁能量要低，一般在200nm左右。原子半径较大的硫或碘的衍生物n电子的能级较高，吸收光谱的λmax在近紫外区220～250nm附近；而原子半径较小的氧或氯衍生物，n电子能级较低，吸收光谱λmax在远紫外区170～180nm附近。2）n*跃迁24第24页，课件共112页，创作于2023年2月

只有硫化物的n*勉强可以通过紫外仪观察到，其它的仍看不到，即是透明的(或没有吸收)。

定义—紫外透明：可以完全透过紫外线，对紫外光没有吸收。25第25页，课件共112页，创作于2023年2月电子容易跃迁到反键轨道上，*跃迁吸收谱带比*的吸收谱带要长，一些含孤立双键体系的*跃迁的吸收谱带比n*跃迁吸收带波长要短一些。例如具有一个孤立键的乙烯吸收光谱约165nm。

分子中如果有两个或多个键处于共轭的关系，则这种跃迁的谱带将随共轭体系的增大而向长波方向移动。3）*跃迁26第26页，课件共112页，创作于2023年2月键的一端联结含非键电子的杂原子(O、N、S等)时，则杂原子的非键电子可以激发到*反键轨道，称为n*跃迁。如C＝O、C＝S、N＝O等基团都可能发生这类跃迁。

n轨道的能级最高，所以n*跃迁的吸收谱带波长最长。4）n*跃迁27第27页，课件共112页，创作于2023年2月如饱和醛、酮在紫外区可出现2个谱带一个是λmax约为180nm的强谱带，另一个则270―290nm附近的弱谱带。前者起源于*跃迁，后者则来自n*跃迁。

除上面所述的由于电子在有机化合物的不同分子轨道之间的跃迁会产生四种紫外—可见光吸收谱带外，还有两种情况会引起紫外—可见光吸收谱带：即电荷转移引起的吸收谱带和配位体场吸收谱带。28第28页，课件共112页，创作于2023年2月所谓电荷迁移跃迁是指用电磁辐射照射化合物时，电子从给予体向与接受体相联系的轨道上跃迁。因此，电荷迁移跃迁也可以视为配合物或分子内氧化—还原的过程，而相应的吸收光谱称为电荷迁移吸收光谱。当分子形成络合物或分子内两个大体系相互接近时，可发生电荷由一部分跃迁到另一部分而产生的电荷转移吸收光谱。5）电荷迁移跃迁29第29页，课件共112页，创作于2023年2月可用通式表示：D–AhvD+A-

D–A是络合物两个体系，D是电子给予体，

A是电子接受体。例如：四氯苯醌（黄色）与六甲基苯（无色）混合形成深红色的络合物。30第30页，课件共112页，创作于2023年2月这种电荷转移光谱产生的实质在于芳香烃作为电子给体，而四氯苯醌作为电子受体，当两者相互结合形成配合物时，给体最高能级的占有轨道中的电子吸收光能跃迁到受体的空轨道。又如在乙醇介质中将醌与氢醌混合，可以获得美丽的醌氢醌暗绿色结晶体，它的吸收光谱在可见光区内。因此电荷转移跃迁也可视为配合物或分子内氧化—还原过程。

在无机配合物中这种跃迁相当普遍，电荷转移光谱的摩尔吸收系数一般较大，并出现在可见区，多呈较深颜色。31第31页，课件共112页，创作于2023年2月配位体场吸收谱带指的是过渡金属水合离子或过渡金属离子与显色剂(通常是有机化合物)所形成的配合物在外来辐射作用下，由于吸收了适当波长的紫外光或可见光，从而获得相应的吸收光谱。

6）配位体场微扰的d—d跃迁32第32页，课件共112页，创作于2023年2月在四种电子跃迁类型中，σ→σ*跃迁和n→σ*，跃迁所产生的吸收带波长处于真空紫外区。

π→π*跃迁和n→π*跃迁所产生的吸收带，除某些孤立双键化合物外，一般都处于近紫外区，它们是紫外吸收光谱所研究的主要吸收带。由π→π*跃迁和n→π*，跃迁所产生的吸收带可分为四种类型：R带、K带、B带和E带。五、谱带的分类33第33页，课件共112页，创作于2023年2月R带为n→π*跃迁引起的吸收带，产生该吸收带的发色基团是分子中的p–π共轭体系，如–NO2，–C=O，–CHO等。该带的特征是强度弱ε<100，吸收峰一般在270nm以上。1、R带（radiklartin德文：基团型的）34第34页，课件共112页，创作于2023年2月K吸收带是由π→π*

跃迁引起的吸收带，产生该吸收带的发色基团是分子中共轭系统。该带的特点是吸收峰很强ε≥10000，如2．K带（konjugierte德文，共轭的）以上均为π→π*跃迁，属K带，且可看出随着共轭双键增加时，不但发生红移，而且强度也增强了。ε21000ε35000ε2200035第35页，课件共112页，创作于2023年2月B吸收带是闭合环状共轭双键π→π*跃迁所产生的。它是芳环化合物的主要特征吸收带。

B吸收带波长较长，但吸收强度比较弱。例如:苯的B吸收带波长为256nm，摩尔吸光系数（ε）为21.5。3．B带（benzenoidband,苯型谱带）36第36页，课件共112页，创作于2023年2月B带常用来识别芳香族化合物。a.在非极性溶剂中或呈气体状态时，B吸收带会呈现出精细结构，但某些芳族化合物的B吸收带往往没有精细结构。b.在极性溶剂中出现两个以上肩峰的宽带，此峰虽不强，却是苯环的特征峰，苯环被取代后，精细结构消失或部分消失。37第37页，课件共112页，创作于2023年2月E吸收带也是芳环化合物的特征吸收带，它起源于苯环中三个烯双键的π→π*

跃迁。E吸收带又可分为E1带和E2带，E1带波长低于200nm，E2带波长略高于200nm。但吸收强度则是E1带比E2带更强，它们的摩尔吸光系数分别在103和102范围。当苯环与助色基团相连时，E吸收带发生红移，但一般不超过210nm。4.E吸收带38第38页，课件共112页，创作于2023年2月上述四种谱带可以借他们的ε值予以区别，如39第39页，课件共112页，创作于2023年2月40第40页，课件共112页，创作于2023年2月1、生色团

从广义来说，所谓生色团，是指分子中可以吸收光子而产生电子跃迁的原子基团。但是，人们通常将能吸收紫外、可见光的原子团或结构系统定义为生色团。六、常用术语41第41页，课件共112页，创作于2023年2月某些常见生色团的吸收光谱42第42页，课件共112页，创作于2023年2月

助色团是指带有非键电子对的基团，如-OH、-OR、-NHR、-SH、-Cl、-Br、-I等，它们本身不能吸收大于200nm的光，但是当它们与生色团相连时，会使生色团的吸收峰向长波方向移动，并且增加其吸光度。2、助色团（auxochrome）43第43页，课件共112页，创作于2023年2月

某些有机化合物经取代反应引入含有未共享电子对的基团（-OH、-OR、-NH2、-SH、-Cl、-Br、-SR、-NR2

）之后吸收峰的波长将向长波方向移动，这种效应称为红移效应。而在有机分子中引入烷基取代基，则会使最大吸收波长向短波方向移动，叫做蓝移。4、增色效应(hyperchromiceffect)

与助色团相连或溶剂的影响，使吸收强度增加的效应。5、减色效应(hypochromiceffect)

由于取代或溶剂的影响，使吸收强度减小的效应。3、红移（redshift）与蓝移(blueshift)（紫移）44第44页，课件共112页，创作于2023年2月6、末端吸收指吸收曲线随波长变短而强度增大，直到仪器测量极限（190nm），即在仪器极限处测出的吸收叫末端吸收。7、肩峰指吸收曲线在下降或上升处有停顿，或吸收稍微增加或降低的峰，是由于主峰内隐藏有其它峰。45第45页，课件共112页，创作于2023年2月概念图解46第46页，课件共112页，创作于2023年2月第二节有机化合物的紫外吸收光谱一、饱和烃及其取代衍生物

饱和烃类分子中只含有键，因此只能产生*跃迁。饱和烃的最大吸收峰一般小于150nm，已超出紫外-可见光谱仪的测量范围。但是饱和烃的取代衍生物，如卤代烃，其卤素原子上存在n电子，可产生n*的跃迁。47第47页，课件共112页，创作于2023年2月例如：CH3Cl、CH3Br和CH3I的n*跃迁分别出现在173、204和258nm处。这些数据说明氯、溴和碘原子引入甲烷后，其相应的吸收波长发生了红移，显示了助色团的作用。直接分析烷烃和卤代烃的紫外吸收光谱，实用价值不大，但是它们是测定紫外（或）可见吸收光谱的良好溶剂。48第48页，课件共112页，创作于2023年2月在不饱和烃类分子中，除含有键外，还含有键，它们可以产生*和*两种跃迁。例如，在乙烯分子中，*跃迁最大吸收波长为180nm。在不饱和烃类分子中，当有两个以上的双键共轭时，随着共轭系统的延长，*跃迁的吸收带将明显向长波方向移动，吸收强度也随之增强。在共轭体系中，*跃迁产生的吸收带又称为K带。二、不饱和烃及共轭烯烃49第49页，课件共112页，创作于2023年2月常见烯烃的紫外光谱50第50页，课件共112页，创作于2023年2月1、饱和羰基化合物在羰基化合物中除有电子和电子外，羰基的氧原子上还有一对孤对电子-n电子。因此存在着四种跃迁*、*、n*、n*。前三种跃迁落在测量范围之外。孤立羰基化合物研究最多的是n*跃迁，其吸收谱带出现在270—300nm附近，一般呈低强度吸收（ε10～20）的宽谱带，其吸收位置的变化对溶剂很敏感，称之为R带。三、羰基化合物51第51页，课件共112页，创作于2023年2月

由于醛酮这类物质与羧酸及羧酸的衍生物在结构上的差异，因此它们n*吸收带的光区稍有不同。羧酸及羧酸的衍生物虽然也有n*吸收带，但是羧酸及羧酸的衍生物的羰基上的碳原子直接连结含有未共用电子对的助色团，如-OH、-Cl、-OR等。由于这些助色团上的n电子与羰基双键的电子产生n-共轭，导致*的能级有所提高，但这种共轭作用并不能改变n轨道的能级。因此实现n*

跃迁所需的能量变大，使n*吸收带蓝移至210nm左右。醛、酮、羧酸及羧酸的衍生物，如酯、酰胺等，都含有羰基。52第52页，课件共112页，创作于2023年2月

由K带*跃迁，波长约在220nm附近，吸光系数一般大于105。R带由n*跃迁产生，一般出现在300nm附近，为一弱吸收带，εmax10～1000。2、不饱和羰基化合物α，β—不饱和醛酮的C＝C与C＝O处于共轭状态，其K带和R带与相应孤立生色基的吸收带相比均处于较长波段。53第53页，课件共112页，创作于2023年2月

苯有三个吸收带，它们都是由*跃迁引起的。E1带出现在180nm（MAX=60000）；E2带出现在204nm（MAX=8000）；B带出现在255nm（MAX=200）。在气态或非极性溶剂中，苯及其许多同系物的B谱带有许多的精细结构，这是由于振动跃迁在基态电子上的跃迁上的叠加而引起的。在极性溶剂中，这些精细结构消失。四、苯及其衍生物54第54页，课件共112页，创作于2023年2月苯的紫外－可见光谱图当苯环上有取代基时，苯的三个特征谱带都会发生显著的变化，其中影响较大的是E2带和B带。55第55页，课件共112页，创作于2023年2月

稠环芳烃，如萘、蒽、芘等，均显示苯的三个吸收带，但是与苯本身相比较，这三个吸收带均发生红移，且强度增加。随着苯环数目的增多，吸收波长红移越多，吸收强度也相应增加。

当芳环上的-CH基团被氮原子取代后，则相应的氮杂环化合物（如吡啶、喹啉）的吸收光谱，与相应的碳化合物极为相似，即吡啶与苯相似，喹啉与萘相似。此外，由于引入含有n电子的N原子的，这类杂环化合物还可能产生n*吸收带。五、稠环芳烃及杂环化合物56第56页，课件共112页，创作于2023年2月苯、萘、蒽、并四苯的吸收光谱57第57页，课件共112页，创作于2023年2月第三节影响紫外吸收光谱的主要因素有机化合物紫外吸收光谱的最大吸收波长和吸收强度，往往会受各种因素的影响而发生变化。影响吸收带的主要因素可以归纳为两类：一类是分子内部的因素，如分子结构的变化而引起的吸收波长位移。另一类是外部因素，如分子与分子间相互作用或与溶剂分子之间的作用而引起的吸收波长位移或吸收强度的变化。58第58页，课件共112页，创作于2023年2月

对化合物进行紫外—可见光谱的测定时，一般样品需配成溶液。溶剂的影响较为复杂，改变溶剂种类，会引起吸收带形状的变化。

1、酸碱度的影响由于酸碱度的明显变化使某些有机化合物的存在形式或使配合物的配位平衡发生变化，从而导致谱带的位移。一、溶剂的影响59第59页，课件共112页，创作于2023年2月60第60页，课件共112页，创作于2023年2月酚酞在酸性介质中，只有一个苯环和羰基形成共轭体系吸收峰位于紫外区；在碱性介质中，整个酚酞阴离子构成一个大的共轭体系，吸收峰红移到可见区。61第61页，课件共112页，创作于2023年2月2、溶剂效应溶剂的极性常会对物质的吸收波长、强度及形状产生较大影响。对形状的影响在极性溶剂中，由于极性溶剂分子与溶质分子的相互作用，限制了分子的自由转动和振动，从而使振动和转动的精细结构随之部分或完全消失，吸收带变向平滑。62第62页，课件共112页，创作于2023年2月对称四嗪的紫外光谱图63第63页，课件共112页，创作于2023年2月CHCl3CH3OHH2O

*max/nm238237243n

*max/nm315309305

由此可以看出，当溶剂的极性增大时，由n

*跃迁产生的吸收带发生蓝移，而由*跃迁产生的吸收带发生红移。因此在测定紫外、可见吸收光谱时，应注明在何种溶剂中测定。与已知化合物紫外光谱作对照时也应注明所用的溶剂是否相同。对吸收波长的影响下表为溶剂对异丙叉丙酮紫外吸收光谱的影响。64第64页，课件共112页，创作于2023年2月异丙叉丙酮的紫外光谱图：65第65页，课件共112页，创作于2023年2月在进行紫外光谱法分析时，必须正确选择溶剂。择溶剂时注意下列几点：（1）溶剂应能很好地溶解被测试样，溶剂对溶质应该是惰性的。即所使用溶液应具有良好的化学和光化学稳定性，并不与样品发生化学反应。（2）溶剂在样品的吸收光谱区应无明显吸收，这样才能保证不干扰样品的谱图信息，即在测定范围内，溶剂应当是紫外透明的。66第66页，课件共112页，创作于2023年2月

溶剂透明范围的最短波长称透明界限。例如：水-205nm乙酸-255nm

乙醇-205nm甲醇-202nm

异丙醇-203nm乙酸乙酯-254nm

乙醚-210nm丙酮-330nm

氯仿-245nm乙腈-190nm

吡啶-305nm二氧六环-211nm

正己烷-195nm环己烷-205nm67第67页，课件共112页，创作于2023年2月（3）在溶解度允许的范围内，尽量选择极性较小的溶剂。（4）尽量与文献中所用的溶剂一致。（5）溶剂挥发性小，不易燃，无毒性，价格便宜等。68第68页，课件共112页，创作于2023年2月若化合物在不同的pH介质中能形成阳离子或阴离子，则吸收带会随分子的离子化而改变。如苯胺在酸性介质中会形成苯胺盐阳离子：

C6H6NH2+H+→C6H6NH3+

苯胺形成盐后，氮原子的未成键电子消失，因此苯胺盐的吸收带从230nm和280nm蓝移到203nm和254nm二、分子离子化的影响69第69页，课件共112页，创作于2023年2月取代基对吸收带的影响程度与取代基的性质及其在分子中的相对位置有着密切的关系。

在共轭体系中，由于取代基的位阻效应或刚性结构的张力，生色团或助色团之间相互拥挤程度不同，导致体系中的单键或双键发生一定程度的扭曲，对光谱产生明显的影响。三、取代基的影响70第70页，课件共112页，创作于2023年2月单取代的生色团取代苯，如苯甲酰基化合物，取代基体积的增大，与苯环邻位氢间产生的位阻在一定程度上对光谱的影响较小，若在邻位引入取代基，将扭曲酰基与苯环间的单键，苯环与生色团离开共平面，光谱出现蓝移，吸收强度随之降低。71第71页，课件共112页，创作于2023年2月第四节紫外-可见光谱仪工作原理：由光源产生的连续辐射，经单色器后获得单色光，通过样品池中的待测溶液后，一部分被吸收，未被吸收的光到达光检测器，将光信号转变成电信号并加以放大，最后将信号数据显示或记录下来。一、组成部件紫外-可见光谱仪的基本结构是由五个部分组成：即光源、吸收池、分光元件和检测器。1、光源提供了180－1000nm波长的连续辐射，常用的有适用于紫外区的氢灯和氘灯，适用于可见区的钨灯和卤钨灯。72第72页，课件共112页，创作于2023年2月吸收池用于盛放分析试样，一般有石英和玻璃材料两种。石英池适用于紫外-近红外光区，玻璃吸收池只能用于可见-近红外光区。为减少光的损失，吸收池的光学面必须完全垂直于光束方向。3、分光元件（单色器）定义：单色器是能从光源辐射的复合光中分出单色光的光学装置。主要功能：产生光谱纯度高的波长且波长在紫外可见区域内任意可调。2、吸收池73第73页，课件共112页，创作于2023年2月单色器一般由入射狭缝、准光器（透镜或凹面反射镜使入射光成平行光）、色散元件、聚焦元件和出射狭缝等几部分组成。其核心部分是色散元件，起分光的作用，可采用棱镜或光栅。入射狭缝和出射狭缝可调节出射单色光的带宽和纯度。现在的紫外光谱仪几乎都用光栅作为分光元件。单色器的结构74第74页，课件共112页，创作于2023年2月单色器结构图75第75页，课件共112页，创作于2023年2月4、检测器接收放大系统功能：将吸收谱带的光辐射信号转变成电信号，然后进行放大、变换。现在一般都采用光电倍增管作为光电接收器。最后放大的信号通过记录仪或计算机显示并记录下来。76第76页，课件共112页，创作于2023年2月紫外-可见光谱仪的类型很多，根据其光路设计的不同，分为两类，即单光束光谱仪和双光束光谱仪。1、单光束光谱仪

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，但灵敏度低，目前已很少使用。二、紫外-可见光谱仪的类型77第77页，课件共112页，创作于2023年2月经单色器分光后经反射镜分解为强度相等的两束光，一束通过参比池，一束通过样品池。光谱仪能自动比较两束光的强度，此比值即为试样的透射比，转换成吸光度并作为波长的函数记录下来。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。2、双光束光谱仪78第78页，课件共112页，创作于2023年2月双光束光谱仪的原理图通常在实验室工作中，验收新仪器或实验室使用过一段时间后都要进行波长校正和吸光度校正。79第79页，课件共112页，创作于2023年2月第五节紫外光谱中的几个经验规则

将紫外光谱的极大吸收与分子结构联系起来，选择适当的母体，再加上些修饰即可估算出某些化合物的极大吸收波长。一、共轭烯烃对含有共轭双键的烯烃及其衍生物，其K带的最大吸收波长值可按Woodward－Fieser规则计算。首先选择一个共轭双烯作为母体，确定其最大吸收位置基数，然后加上与共轭体系相关的经验参数，计算所得数值与实测的最大吸收波长比较，以确定推断的共轭体系骨架结构是否正确。

80第80页，课件共112页，创作于2023年2月1、直链共轭二烯*跃迁吸收波长计算方法母体共轭二烯基本值217nm

双键上烷基取代＋5nm

环外双键＋5nm环的外向双键：指碳碳双键的两个sp2杂化的碳原子中，其中之一是环原子的一员。81第81页，课件共112页，创作于2023年2月例1：max=217nm（基数）＋2×5nm

＝227nm观察值max=225nm123482第82页，课件共112页，创作于2023年2月2、环状共轭二烯*跃迁吸收波长计算方法异环共轭二烯基本值214nm同环共轭二烯基本值254nm延长一个共轭双键＋30nm双键上烷基取代或环的剩余部分＋5nm环的外向双键＋5nm助色基团－OCOR0nm

－OR+6nm83第83页，课件共112页，创作于2023年2月例2：胆甾－3，5－二烯max=214nm（基数）＋3×5nm（烷基取代）+5nm（环外双键）

=234nm观察值max=235nm84第84页，课件共112页，创作于2023年2月例3：该化合物在1，4，6位上有三个烷基取代，3，4位上的双键是环外双键，2位上是酰基取代。max=254nm（基数）＋30（共轭双键）+3×5nm（烷基取代或环的剩余部分）+5nm（环外双键）=304nm观察值max=304nm85第85页，课件共112页，创作于2023年2月254324例486第86页，课件共112页，创作于2023年2月二、α，β不饱和羰基化合物*跃迁吸收波长计算方法1、α，β不饱和醛酮紫外吸收波长计算方法直链和六元或七元环酮215nm五元环酮202nmα，β不饱和醛207nm2、取代基位移增量烷基、环的剩余部分α+10nm

β+12nm增加一个共轭双键+30nm共轭双键同环+39nm环外碳碳双键+5nm3、溶剂校正87第87页，课件共112页，创作于2023年2月例5：胆甾－1，4－二烯-3-酮max=215nm（基数）＋2×12nm（β烷基取代）+5nm（环外双键）

=244nm观察值max=245nm88第88页，课件共112页，创作于2023年2月例689第89页，课件共112页，创作于2023年2月第六节紫外-可见吸收光谱的应用紫外光谱经常用来作检查物质的纯度，定量分析和结构鉴定。单靠紫外吸收光谱，一般无法确定化合物结构。但如果和其它仪器，如红外吸收光谱、核磁共振或质谱等配合使用，则可发挥较大的作用。一、共轭体系的判断根据紫外光谱可以判断发色基团之间是否有共轭关系，如果有共轭关系，根据K吸收带波长就可以推断取代基的种类、位置和数目。90第90页，课件共112页，创作于2023年2月

例1：松香酸和左旋海松酸的分子式都是C20H30O2，经测定它们的结构应分别为下面的两个结构所表示。经UV测定松香酸的max=243.5nm（=16000），左旋海松酸的max=272.5nm（=7000）。确定它们的结构式。91第91页，课件共112页，创作于2023年2月解：从结构看A、B的区别仅在于共轭双键的位置不同，A中共轭双键跨两个环，B为同环双烯。可用Woodward-Fieser规则计算：

A的max=217+4×5+5=242nmB的max=253+4×5+5=278nm

这说明结构式A代表松香酸，结构式B代表左旋海松酸。92第92页，课件共112页，创作于2023年2月例2：历史上曾把莎草酮的结构式定成下述两种结构式(A)和(B)，该化合物的max位于252nm，=20000，试提出更合理的结构式。93第93页，课件共112页，创作于2023年2月解：从结构看：(A)没有共轭体系，在紫外区只能观测到弱的n*跃迁，因此与实验结构强的K带不符；式(B)的结构含有α,β不饱和酮的部分结构，但按经验规则计算：(B)的max=215+12=227nm，与实测值相差很大。如果改变双键的位置，成为(C)式，则(C)的max=215+5+10＋12×2=254nm，与实测值很好的相符。实际上后来证实莎草酮的结构式就是(C)式。94第94页，课件共112页，创作于2023年2月

未知化合物与已知的紫外吸收光谱一致时，可以认为两者具有同样的发色基团，根据这个原理可以推测未知化合物的骨架。例3：如维生素K1(A)有如下吸收带：max249nm（lg4.28），

260nm（lg4.26），

325nm（lg3.38）。这与1，4—萘醌的吸收带：max250nm（lg4.6），

330nm（lg3.8）相似，因此把（A）与几种已知化合物的光谱进行比较。二、骨架的推定95第95页，课件共112页，创作于2023年2月结果发现（A）与2，3—二烷基—1，4萘醌（B）的吸收带很接近。（A）的骨架就是这样阐明的。维生素K1的立体结构2，3—二烷基—1，4萘醌96第96页，课件共112页，创作于2023年2月紫外吸收光谱能用来测定化合物中含有微量具有紫外吸收的杂质。例4：在肾上腺素的合成过程中，会混杂一些中间体肾上腺酮，如果杂质的量太多，将影响肾上腺素的疗效，故规定肾上腺酮在某一限度之下。利用二者的紫外吸收不同，可以检查肾上腺酮混入的量。肾上腺酮在310nm处有最大吸收，而肾上腺素在该处则几乎没有吸收。如果一个化合物在光谱的可见区及近紫外区没有明显的吸收峰，而其杂质有较强的吸收峰，那么含有少量杂质就能被检查出来。三、化合物中杂质的检查97第97页，课件共112页，创作于2023年2月例5：乙醇中的杂质如苯，max为256nm，而乙醇在此波长处几乎无吸收。例6：四氯化碳中没有CS2杂质，只要观察在318nm处没有明显的吸收即可确定。98第98页，课件共112页，创作于2023年2月根据朗伯比耳定律可进行定量分析。

A=ℓgI0/I1=ℓg1/T=εcl只要选择一定的波长测定溶液的吸光度，即可求出溶液的浓度和物质的含量。１、单组分的定量分析例如：已知肾中有一种化合物，对高血压有影响，该纯化合物的紫外光谱为max＝239nm，＝15000。能否用紫外光谱求知肾中含此物多少？

四、在有机定量分析方面的应用99第99页，课件共112页，创作于2023年2月解：取1ml肾的血，用200ml有机溶剂萃取并分离得到纯化合物。紫外光谱仪测定239nm的吸光度A＝0.3（用1cm的吸收池）。

A=εcl浓度c：200ml中Xmol，则1000ml中5X，即摩尔浓度5X。0.3＝15000×5X×1X＝4×10－6mol＝1.2mg200ml有机溶剂中的化合物来自1ml肾的血所含此化合物，故1ml的肾血中含1.2mg该化合物。