第十章紫外可见分光光度法教材VIP

第十章紫外可见分光光度法第一节紫外-可见分光光度法的基本原理和概念一、紫外－可见光谱的产生1．分子吸收光谱的产生——由能级间的跃迁引起能级：电子能级、振动能级、转动能级2．分子吸收光谱的分类：

分子内运动涉及三种跃迁能级，所需能量大小顺序

3．紫外-可见吸收光谱的产生

由于分子吸收紫外-可见光区的电磁辐射，分子中价电子的能级跃迁而产生

二、紫外-可见吸收光谱的电子跃迁类型价电子：轨道：成键轨道与反键轨道：σ电子饱和的σ键π电子不饱和的π键

n电子非成键电子围绕原子或分子运动的几率轨道不同，电子所具有能量不同σ<π<n<π*<σ*

电子跃迁类型：1.σ→σ*跃迁：饱和烃（甲烷，乙烷）E很高，λ<150nm2.n→σ*跃迁：含杂原子饱和基团（—OH，—NH2）E较大，λ150~250nm3.π→π*跃迁：不饱和基团（—C＝C—）λ~200nm体系共轭，E更小，λ更大4.n→π*跃迁：含杂原子不饱和基团（—C≡N，—

C＝O）E最小，λ200~400nm能量：σ→σ*>n→σ*

≥π→π*>

n→π*三、相关的基本概念1．吸收光谱（吸收曲线）：以A~λ作图2．吸收光谱特征：定性依据吸收峰→λmax

吸收谷→λmin

肩峰→λsh

末端吸收→图谱短波端出现的强吸收，不成峰形3．生色团：能吸收紫外-可见光的基团

有机化合物：产生n→π*跃迁和π→π*跃迁例：—

C＝C—；—

C＝O；—N＝N—

4．助色团：但可以使生色团吸收峰加强同时使吸收峰长移的基团有机物：连有杂原子的饱和基团例：—OH，—OR，—NH—，—NR2—，—X注：当出现几个发色团共轭，则几个发色团所产生的吸收带将消失，代之出现新的共轭吸收带，其波长将比单个发色团的吸收波长长，强度也增强5．红移和蓝移：

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收峰位置向长波方向的移动，叫红移（长移）吸收峰位置向短波方向移动，叫蓝移（紫移，短移）6．增色效应和减色效应增色效应：吸收强度增强的效应减色效应：吸收强度减小的效应7．强带和弱带：

εmax>104→强带

εmax<102→弱带

吸收带类型和影响因素(请同学们自学）问题：1.紫外可见吸收光谱中有哪几种吸收带？分别是由什么结构的基团引起？2.影响吸收带的因素有哪几种？影响结果？四、吸收带类型和影响因素1．R带：由含杂原子的不饱和基团的n→π*跃迁产生—C＝O—；—

C＝N—；—N＝N—E小，λmax250-400nm，εmax<1002．K带：由共轭双键的π→π*跃迁产生(—CH＝CH—)n，—CH＝CH—C＝O—λmax>200nm，εmax>104共轭体系增长，λmax↑→红移，εmax↑3．B带：芳香族化合物的主要特征吸收带λmax

～254nm，宽带，具有精细结构；εmax

～2004．E带：由苯环环形共轭系统的π→π*跃迁产生芳香族化合物的特征吸收带

E1180nmεmax>104E2200nmεmax

～7000都是强吸收苯环有发色团取代且与苯环共轭时，E带与K带合并一起红移（长移）苯的B带吸收光谱影响吸收带位置的因素：1．位阻影响共轭作用使λmax↑红移，若存在位阻，影响红移2．跨环效应有些β、γ不饱和酮，无共轭，但孤对电子与双键π电子作用，使n→π*跃迁的R吸收带红移。3．溶剂效应：

对λmax影响：

n-π*跃迁：溶剂极性↑，λmax↓蓝移

π-π*跃迁：溶剂极性↑，λmax↑红移

对吸收光谱精细结构影响：

溶剂极性↑，苯环精细结构消失溶剂的选择——极性；纯度高；截止波长<λmax4．pH值的影响：

影响物质存在型体，影响吸收波长五、

Lambert-Beer定律吸收光谱法基本定律

描述物质对单色光吸收强弱与液层厚度和待测物浓度的关系：假设一束平行单色光通过一个吸光物体取物体中一极薄层3．在同一波长下，各组分吸光度具有加和性应用：多组分测定讨论：1．Lambert-Beer定律的适用条件（前提）

入射光为单色光溶液是稀溶液2．该定律适用于固体、液体和气体样品吸光系数两种表示法：

1）摩尔吸光系数ε：在一定λ下，C=1mol/L，l=1cm时的吸光度

2）百分吸光系数/比吸光系数：在一定λ下，C=1g/100ml，l=1cm时的吸光度

3）两者关系:六、偏离Beer定律的因素

依据Beer定律，A与C关系应为经过原点的直线偏离Beer定律的主要因素表现为以下两个方面:（一）光学因素（二）化学因素（一）光学因素1．非单色光的影响：

Beer定律应用的重要前提——入射光为单色光讨论：入射光的谱带宽度严重影响吸光系数和吸收光谱形状结论：选择较纯单色光（Δλ↓，单色性↑）选λmax作为测定波长（ΔE↓）2．杂散光的影响：杂散光是指从单色器分出的光不在入射光谱带宽度范围内，与所选波长相距较远杂散光来源：仪器本身缺陷；光学元件污染造成3．反射光和散射光的影响：反射光和散射光均是入射光谱带宽度内的光直接对T产生影响散射和反射使T↓，A↑，吸收光谱变形4．非平行光的影响：使光程（液池厚l）↑，A↑，吸收光谱变形（二）化学因素（三）透光率的测量误差——ΔTΔT影响测定结果的相对误差ΔT影响因素：仪器噪音

1）暗噪音

2）讯号噪音1）暗噪音——与检测器和放大电路不确切性有关与光讯号无关2）讯号噪音——与光讯号有关表明测量误差较小的范围一直可延至较高吸光度区，对测定有利第二节紫外可见分光光度计

1．光源：2．单色器钨灯或卤钨灯——可见光源350~1000nm氢灯或氘灯——紫外光源150~400nm3．吸收池：玻璃—能吸收UV光，仅适用于可见光区石英—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）4．检测器：将光信号转变为电信号的装置5．记录装置：讯号处理和显示系统光电池光电管光电倍增管二极管阵列检测器真空光电管90VDC直流放大阴极R-+光束e阳极丝（Ni）抽真空

阴极表面可涂渍不同光敏物质：紫敏光电管（铯阴极)、红敏光电管（银氧化铯电极）。光电倍增管（photomultipliertube,PMT）石英套光束栅极阳极屏蔽光电倍增管示意图共有9个倍增极类型：

1．单光束分光光度计：特点：使用时来回拉动吸收池→移动误差对光源要求高2．双光束分光光度计：

特点：不用拉动吸收池，可以减小移动误差对光源要求不高可以自动扫描吸收光谱第三节分析方法一、定性分析二、纯度检查：杂质检查和杂质限量测定三、定量分析

单组分的定量方法多组分的定量方法一、定性分析

定性鉴别的依据→吸收光谱的特征吸收光谱的形状吸收峰的数目吸收峰的位置（波长）吸收峰的强度相应的吸光系数1．对比吸收光谱的一致性同一测定条件下，与标准对照物谱图或标准谱图进行对照比较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：例：二、纯度检查1．杂质检查1）峰位不重叠：

找λ→使主成分无吸收，杂质有吸收→直接考察杂质含量2）峰位重叠：

主成分强吸收，杂质无吸收/弱吸收→与纯品比较，E↓

杂质强吸收>>主成分吸收→与纯品比较，E↑2．杂质限量的测定：例：肾上腺素中微量杂质——肾上腺酮含量计算

2mg/mL-0.05mol/L的HCl溶液，λ310nm下测定规定A310≤0.05三、定量分析（一）单组分的定量方法1．吸光系数法2．校正曲线法3．对照法：外标一点法1．吸光系数法例：维生素B12

的水溶液在361nm处的百分吸光系数为207，用1cm比色池测得某维生素B12溶液的吸光度是0.414，求该溶液的浓度。解：解：例：精密称取维生素B12样品25.0mg，用水溶液配成100ml。精密吸取10.00ml，又置100ml容量瓶中，加水至刻度。取此溶液在1cm的吸收池中，于361nm处测定吸光度为0.507，求维生素B12的百分含量()？2．校正曲线法（标准曲线法）芦丁含量测定：0.710mg/25ml3．对照法：外标一点法例：维生素B12的含量测定精密吸取VB12注射液2.50ml，加水稀释至10.00ml；另配制对照液，精密称定对照品25.00mg，加水稀释至1000ml。在361nm处，用1cm吸收池，分别测定吸光度为0.508和0.518，求VB12注射液的浓度以及标示量的百分含量（该VB12注射液的标示量为100μg/ml）解：对照法（二）多组分的定量方法三种情况：1．两组分吸收光谱不重叠（互不干扰）两组分在各自λmax下不重叠→分别按单组分定量2．两组分吸收光谱部分重叠

λ1→测A1→b组分不干扰→可按单组分定量测Caλ2→测A2→a组分干扰→不能按单组分定量测Ca

3．两组分吸收光谱完全重叠——混合样品测定（1）解线性方程组法（2）双波长法（1）解线性方程组法步骤：（2）双波长法步骤：

a.等吸收双波长法消除a的影响测b消去b的影响测a注：须满足两个基本条件选定的两个波长下干扰组分具有等吸收选定的两个波长下待测物的吸光度差值应足够大22．有一A和B两化合物混合溶液，已知A在波长282nm和238nm处的吸光系数值

分别为720和270；而B在上述两波长处吸光度相等。现把A和B混合液盛于1.0cm吸收池中，测得

max282nm处的吸光度为0.442；在max238nm处的吸光度为0.278，求A化合物的浓度（mg/100ml）。b．系数倍率法前提：干扰组分b不成峰形无等吸收点步骤：b曲线上任找一点→λ1

另一点→λ2优点：同时将待测组分和干扰组分放大信号K倍，提高了待测组分测定灵敏度abλ1

λ2示差法标尺扩展原理普通法：cs的T=10%；cx的T=5%示差法：cs做参比，调T=100%则：cx的T=50%；标尺扩展10倍有机合物紫外光谱解析

紫外—可见吸收光谱中有机物发色体系信息分析的一般规律是：

⑴若在200～760nm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。⑵若在270～350nm波长范围内有低强度吸收峰(ε＝10～100),（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，