1、關(guān)于紫外可見吸收光譜法 (4)第一張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月一、紫外-可見吸收光譜（一）分子吸收光譜的產(chǎn)生（二）有機化合物的紫外-可見吸收光譜（三）無機化合物的紫外-可見吸收光譜（四）溶劑對紫外-可見吸收光譜的影響二、紫外-可見分光光度計（一）紫外-可見分光光度計的基本構(gòu)造（二）紫外-可見分光光度計的類型三、紫外-可見吸收光譜法的應(yīng)用 （一）定性分析 （二）結(jié)構(gòu)分析 （三) 化合物中雜質(zhì)的檢查 （四）定量分析第二張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月紫外-可見吸收光譜法（UV-VIS） ：也稱紫外-可見分光光度法 是根據(jù)物質(zhì)分子對波長為200-800nm這一范圍的電磁波（紫

2、 外200-400nm和可見光譜區(qū)400-800nm)的吸收特性建立起來的一種定性、定量和結(jié)構(gòu)分析方法。分子吸收光譜主要產(chǎn)生于分子的外層價電子在電子能級之間的躍遷第三張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 紫外區(qū)可分為遠紫外區(qū)（10200nm）和近紫外區(qū)（200400nm）。因空氣中的氧、二氧化碳和水汽等都吸收遠紫外光，因此，要研究分子對遠紫外光的吸收需要在真空條件進行，故使其應(yīng)用受到限制。通常說的紫外可見吸收光譜是指近紫外可見吸收光譜，即物質(zhì)分子吸收200800nm波長范圍內(nèi)的光輻射所產(chǎn)生的吸收光譜。第四張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 相同點： 均屬于吸收光譜； 其波長范圍均

3、在近紫外到近紅外光區(qū)（ 200800nm)。原子吸收光譜法與紫外可見分光光度法的比較第五張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月原子吸收光譜法與紫外可見分光光度法的比較不同點： 吸收機制不同： 原子吸收光譜屬于原子光譜，是由基態(tài)原子所產(chǎn)生的吸收，是線狀光譜，譜線寬度很窄，其半寬約為103 nm；而紫外可見光譜是屬于分子光譜，為帶狀光譜，譜帶很寬，其半寬約為10 nm。 光源不同：前者為銳線光源，如空心陰極燈； 后者為連續(xù)光源，如鎢燈、氘燈。 儀器排布不同： 前者：銳線光源原子化器單色器檢測器 后者：光源單色器吸收池檢測器第六張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月紫外-可見分光光度法的特點

4、：1 與其它光譜分析方法相比，其儀器設(shè)備和操作都比較簡單，費用少，分析速度快。2 靈敏度高。如在紫外區(qū)直接檢測抗壞血酸時，其最低檢出濃度可達到10-6g/mL。3 選擇性好。通過適當?shù)倪x擇測量條件，一般可在多種組分共存的體系中，對某一物質(zhì)進行測定。4 精密度和準確度較高。在儀器設(shè)備和其他測量條件較好的情況下，其相對誤差可減小到1%2%。5 用途廣泛。在生物、醫(yī)藥、化工、地質(zhì)等諸多領(lǐng)域，不但可以進行定量分析，還可以對被測物質(zhì)進行定性分析和結(jié)構(gòu)分析，進行官能團鑒定、相對分子質(zhì)量測定、配合物的組分及穩(wěn)定常數(shù)的測定等。第七張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 第一節(jié) 分子吸收光譜的產(chǎn)生一、物質(zhì)對

5、光的選擇性吸收光在與物質(zhì)作用時，物質(zhì)可對光產(chǎn)生不同程度的吸收。物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定了物質(zhì)在吸收光時只能吸收某些特定波長的光，也就是說，物質(zhì)對光的吸收有選擇性。當一束白光（復(fù)合光）通過硫酸銅溶液時，水合銅離子選擇性的吸收復(fù)合光中的黃光，故溶液呈現(xiàn)出黃色的互補色藍色。我們通常見到的有色物質(zhì)，都是由于他們吸收了可見光的部分光，呈現(xiàn)出吸收光顏色的互補色。第八張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第九張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 二、分子吸收光譜的產(chǎn)生分子吸收光譜的形成是由于電子在能級之間的躍遷所引起的。分子內(nèi)部具有電子能級、振動能級和轉(zhuǎn)動能級。所以分子的能量 E分子E電E振E轉(zhuǎn) 。 這些能

6、量是量子化的，只有光輻射的能量恰好等于兩能級之間的能量差時，才能被吸收。第十張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 分子內(nèi)部三種能級躍遷所需 能量大小的順序為： E電 E振 E轉(zhuǎn) 分子的電子躍遷所吸收的能量比后二者大的多第十一張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月1. E電 約為120eV，所吸收的電磁輻射波長約為124062nm，主要在紫外和可見光區(qū)。2. E振約為0.051eV，相應(yīng)的分子吸收光譜為紅外光譜。3. E轉(zhuǎn) 約為0.0050.05eV，與之對應(yīng)的分子吸收光譜為遠紅外光譜。第十二張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月為什么分子的紫外、可見光譜不是線狀光譜，而是帶狀光譜

7、？譜帶為什么變寬？ 通常，分子是處在基態(tài)振動能級上。當用紫外、可見光照射分子時，電子可以從基態(tài)激發(fā)到激發(fā)態(tài)的任一振動（或不同的轉(zhuǎn)動）能級上。因此，電子能級躍遷產(chǎn)生的吸收光譜，包括了大量譜線，并由于這些譜線的重疊而成為連續(xù)的吸收帶。 絕大多數(shù)的分子光譜分析，都是用液體樣品，溶液中相鄰分子間的碰撞能導(dǎo)致分子各種能級的細微變化，引起吸收帶的進一步加寬和匯合。儀器的分辨率有限，因而使記錄所得電子光譜的譜帶變寬。第十三張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 紫外-可見吸收光譜（吸收曲線）： 描述物質(zhì)分子對輻射吸收的程度（吸光度）隨波長而變的函數(shù)關(guān)系曲線。波長為橫坐標，吸光度或透光率為縱坐標紫外-可見

8、吸收光譜通常由一個或幾個寬吸收譜帶組成。 第十四張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月1定義：以吸光度A為縱坐標， 波長為橫坐標，繪制的A曲線。2吸收光譜術(shù)語： 吸收峰max ,吸收谷min 肩峰sh , 末端吸收特征值525nm紫外-可見吸收光譜第十五張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 最大吸收波長（max）是分子的特征常數(shù)，與化合物的電子結(jié)構(gòu)有關(guān)，可用于推測化合物的結(jié)構(gòu)信息；整個吸收光譜的形狀取決于物質(zhì)性質(zhì)，反映分子內(nèi)部能級分布狀況，是物質(zhì)定性的依據(jù)。吸收曲線的縱坐標則用光強表示，強度參數(shù)可用透光率、吸光度和吸光系數(shù)表征。葉酸第十六張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 透

9、光率T：為透射光的強度I與入射光的強度I0之比。 TI/ I0吸光度A：表示單色光通過溶液時被吸收的程度，定義為入射 光的強度I0與透射光的強度I之比的對數(shù)值。 Alg I0/ IT與A的關(guān)系：AlgT第十七張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 三、朗伯比爾定律朗伯比爾定律是分子吸收光譜法定量分析的基礎(chǔ)。它可表述為：當一束單色光穿過透明介質(zhì)時，光強度的降 低.同入射光的強度、吸收介質(zhì)的厚度、溶液的濃度成正比。 用數(shù)學(xué)表達為： A = lg I0/I = k c l A：吸光度；c：吸光物質(zhì)的濃度；l：液層的厚度；k：比例系數(shù)朗伯比爾定律是建立在吸光質(zhì)點之間沒有相互作用的前提 下的，它只適

10、用于稀溶液（c0.01mol/L)。第十八張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 當l以cm，c以g/L為單位時，k稱為吸收系數(shù)，用a表示，即： A = a c l；當l以cm，c以mol/L為單位時，k稱為摩爾吸收系數(shù)，用表示， 即： A = c l 。 比a更為常用，可以作為吸收光譜的縱坐標，并以max處的摩爾吸收系數(shù)max表示譜帶的吸收強度。 max在特定波長和溶劑的情況下也是分子的特征常數(shù)和鑒定化合物的重要依據(jù)。第十九張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 第二節(jié) 有機化合物的紫外可見吸收光譜 有機化合物的紫外-可見吸收光譜取決于分子中價電子的分布和結(jié)合情況。一、電子躍遷的類型

11、與紫外可見吸收光譜有關(guān)的價電子主要有三種： 形成單鍵的電子、形成雙鍵的電子、未參與成鍵的n電子（p電子，如O/N/S/X等含有未成鍵的孤對電子）。基態(tài)時，它們處于、成鍵軌道和n非鍵軌道上，當吸收一定能量E后，這些價電子將躍至能量較高的*、 *反鍵軌道。第二十張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 分子軌道：原子軌道線性組合而成。成鍵軌道 ， 反鍵軌道 * ， * 第二十一張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 電子躍遷類型主要有四種：*、n*、*和 n*，各種躍遷所需的能量大小不同，次序為： * n* * n *， 因此，形成的吸收光譜譜帶的位置也不相同。第二十二張，PPT共七十七頁，

12、創(chuàng)作于2022年6月 *躍遷： 需要能量最大， 200nm， max 10100。 含有雜原子的不飽和化合物可發(fā)生此類躍遷。如CO、CN第二十六張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 一種化合物可以有一種或多種電子躍遷同時發(fā)生。電子躍遷的類型與分子結(jié)構(gòu)及其存在的基團有關(guān)。因此，可以根據(jù)分子結(jié)構(gòu)來推測可能產(chǎn)生的電子躍遷；反之，也可以根據(jù)紫外吸收帶的波長及電子躍遷的類型來判斷化合物分子中可能存在的吸收基團。第二十七張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 二、基本術(shù)語生色團：分子中能吸收紫外可見光而產(chǎn)生電子躍遷的基團。 主要是具有不飽和鍵和含有孤對電子的基團。 如乙烯基、乙炔基、羰基-C=O

13、、亞硝基-N=O、偶氮基-N=N-、等。助色團：可使生色團吸收峰的位置和吸收強度改變（一般是向長波方向移動，并其吸收強度增加）的基團。 為具有孤對電子的基團，如-OH、-SH、-Cl、-Br、-I 等。如：苯的B吸收帶其max為254nm，max為204 Lmol-1cm-1，當它與一個OH相連后，其max移到270nm，max增強為1450 Lmol-1cm-1。第二十八張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 紅移、藍移在因取代基的引入或溶劑的改變而使max發(fā)生移動，向長波方向移動稱為紅移，向短波方向移動稱為藍移。增色效應(yīng)、減色效應(yīng) 由于化合物分子結(jié)構(gòu)中取代基的引入或溶劑的改變使得吸收帶

14、的強度即摩爾吸收系數(shù)max增大或減小的現(xiàn)象，稱為增色效應(yīng)或減色效應(yīng)。第二十九張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月三、紫外-可見光譜中的常見吸收帶1、R帶：（基團radical） 含雜原子的不飽和基團的 n *躍遷產(chǎn)生 CO；CN；NN 特點：max 200400nm， 強度較弱200nm，強104 共軛體系增長， ， （紅移）第三十一張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月3、B帶：（苯benzenoid）三、紫外-可見光譜中的常見吸收帶 苯環(huán)本身分子振動、轉(zhuǎn)動能級躍遷而產(chǎn)生的吸收帶，轉(zhuǎn)動能級消失，譜帶較寬。芳香物的主要特征吸收帶 = 230270 nm, 具有精細結(jié)構(gòu)200極性溶劑中

15、，或苯環(huán)連有取代基時，其精細結(jié)構(gòu)消失第三十二張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月三、紫外-可見光譜中的常見吸收帶4、E帶： （乙烯型ethylenic band） 由苯環(huán)環(huán)形封閉共軛體系的 *躍遷產(chǎn)生芳香族化合物的特征吸收帶 E1180nm，強104 （常觀察不到）E2 200nm，強7000 苯環(huán)有生色團取代且與苯環(huán)共軛時，E2帶與K帶合并一起紅移（長移）苯的異丙烷液紫外吸收第三十三張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月苯乙酮的正庚烷溶液紫外吸收K帶：max240nm，13000B帶： max278nm，1100R帶： max319nm，50第三十四張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于20

16、22年6月6、配位體場吸收帶 配合物中心離子 d-d* 或 f-f* 躍遷 有電子給予體和電子接受體的有機或無機化合物電荷轉(zhuǎn)移躍遷 范圍寬，強1045、電荷轉(zhuǎn)移吸收帶 如過渡金屬水合離子與顯色劑(如有機化合物)形成的配合物. 可見光區(qū)， 較弱102三、紫外-可見光譜中的常見吸收帶第三十五張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月吸收帶躍遷類型波長范圍例R帶n*300nm1041,3-丁二烯為217nm, =2.1104B帶芳香族 *230270nm102 103芳香族化合物E帶芳香族 *180nm200nm 104 103芳香族化合物電荷轉(zhuǎn)移吸收帶配合物p-d躍遷遠紫外可見104Fe(SCN)

17、2+配位體場吸收帶配合物d-d,f-f躍遷近紫外可見210甘油 230乙醇 210氯仿 245甲醇 210四氯化碳 265異丙醇 210乙酸甲酯 260正丁醇 210乙酸乙酯 26096%硫酸 210乙酸正丁酯 260乙醚 220苯 280二氧六環(huán) 230甲苯 285二氯甲烷 235吡啶 303己烷 200丙酮 330環(huán)己烷 200二硫化碳 375常用紫外可見測定的溶劑第四十八張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月O-max235，287nmOHmax211，270nmOH-H+4、體系pH值： pH的改變可能引起共軛體系的延長或縮短，或引從而引起吸收峰位置改變。第四十九張，PPT共七十七

18、頁，創(chuàng)作于2022年6月五、有機化合物紫外-可見吸收光譜1. 飽和烴及其取代衍生物飽和烴類：只能產(chǎn)生*躍遷，最大吸收峰波長一般 小于150nm。常用作溶劑。飽和烴的取代衍生物： 可產(chǎn)生n* 的躍遷。如鹵代烴，n* 的能量低 于*。 CH3Cl、CH3Br和CH3I的n* 躍遷分別出現(xiàn)在173、 204和258nm處。第五十張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月2.不飽和烴及共軛烯烴五、有機化合物紫外-可見吸收光譜第五十一張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月3.羰基化合物五、有機化合物紫外-可見吸收光譜4.芳香族化合物產(chǎn)生*、 n* 、n*三個吸收帶。 醛、酮、羧酸及羧酸的衍生物，如酯

19、、酰胺等， 都含有羰基。 E1 、E2帶、B帶 苯環(huán)上有取代基時，三個吸收帶都長移，吸收強 度也增大。B帶的精細結(jié)構(gòu)因取代基而變得簡單化。第五十二張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第五十三張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 了解共軛程度、空間效應(yīng)、氫鍵等；可對飽和與不飽和化合物、異構(gòu)體等進行判別六、紫外光譜給出的信息第五十四張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 紫外-可見吸收光譜中有機物發(fā)色體系信息分析的一般規(guī)律是：六、紫外光譜給出的信息270350nm低強度吸收峰(10100)200750 nm無吸收峰直鏈烷烴、環(huán)烷烴、飽和脂肪族化合物或僅含一個雙鍵的烯烴等可能n*躍遷

20、，含一個簡單非共軛且有n電子的生色團如羰基可能第五十五張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月20300nm中等強度吸收峰210250nm強吸收峰可能含苯環(huán)含2個共軛雙鍵含3個或3個以上共軛雙鍵260300nm強吸收峰可見光區(qū)有吸收峰可能可能長鏈共軛5個以上或稠環(huán)化合物可能第五十六張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月有機化合物結(jié)構(gòu)研究推斷異構(gòu)體CH3-C-CH2-C-OC2H5OOmax=204nm弱吸收max=245nm=18000CH3-C CH -C-OC2H5OHO第五十七張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第五十八張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 第二節(jié) 紫外

21、可見分光光度計一、主要部件 基本結(jié)構(gòu): 光源單色器吸收池檢測器信號顯示系統(tǒng) 樣品第五十九張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 第六十張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 第六十一張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 1、光源 光源的作用：提供能量激發(fā)被測物質(zhì)分子產(chǎn)生電子能級躍遷，從而產(chǎn) 生電子光譜譜帶。 要求：能夠提供足夠強的連續(xù)輻射、有良好的穩(wěn)定性、較長的使用 壽命,且輻射能量隨波長無明顯變化。 常用的光源有熱輻射光源和氣體放電光源。 熱輻射光源：利用固體燈絲材料高溫放熱產(chǎn)生的輻射作為光源。如 鎢燈、鹵鎢燈。兩者均在可見區(qū)使用。鹵鎢燈的使用壽命及發(fā) 光效率高于鎢燈。 氣體放

22、電光源：指在低壓直流電條件下,氫或氘氣放電所產(chǎn)生的連續(xù) 輻射。一般為氫燈或氘燈,在紫外區(qū)使用。 第六十二張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 2、單色器 單色器的作用：使光源發(fā)出的光變成所需要波長的單色光。 由入射狹縫、準直鏡、色散元件、物鏡和出射狹縫構(gòu)成。 入射狹縫用于限制雜散光進入單色器，準直鏡將入射光束變?yōu)槠叫泄馐筮M入色散元件。后者將復(fù)合光分解成單色光，然后通過物鏡將出自色散元件的平行光聚焦于出口狹縫。出射狹縫用于限制通帶寬度，并將欲測波長的光引出單色器。轉(zhuǎn)動色散元件，可以改變由單色器出射光的波長；調(diào)節(jié)入射、出射狹縫寬度，可以改變出射光束的通帶寬度。第六十三張，PPT共七十七頁，

23、創(chuàng)作于2022年6月 第六十四張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 3、吸收池（比色皿、比色杯） 用于盛放分析試液。石英池用于紫外-可見區(qū)的測量，玻璃 池只用于可見區(qū)。 4、檢測器 用來檢測光信號，測量單色光透過溶液后光強度變化的一 種裝置。 簡易分光光度計上使用光電池或光電管作為檢測器。目前 最常見的檢測器是光電倍增管，有的用二極管陣列作為檢 測器。5、信號顯示系統(tǒng)第六十五張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 二、儀器類型 紫外-可見分光光度計，按其光學(xué)系統(tǒng)可分為三種類型：單光束分光光度計、雙光束分光光度計和雙波長分光光度計。1、單光束分光光度計 經(jīng)單色器單色化后只有一束光，然后

24、這束光分別通過參比溶液和試樣溶液進行吸光度的測定。 結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜；適于作定量分析。但測量結(jié)果受光源波動 影響較大，誤差較大；操作麻煩，不適于作定性分析。第六十六張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 2、雙光束分光光度計 經(jīng)單色器單色化的光一分為二，一束通過參比溶液，一束通過試樣溶液，儀器在不同瞬間接收和處理參比信號，將兩信號的比值轉(zhuǎn)換為吸光度。 既可測得吸光度，又可掃描吸收光譜；還消除了光源強度不穩(wěn)帶 來得誤差。第六十七張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月3、雙波長分光光度計 讓兩束波長不同的單色光（1 和2）交替通過同一個吸收池，然后經(jīng)檢測系統(tǒng)，這樣得到的是兩波長處的吸光度

25、之差A(yù)，再根據(jù)A（1 2 ）cL 進行定量分析。 不用參比溶液，只用一個待測試液，這樣就完全扣除了背景吸收（包括溶液的渾濁及比色皿的誤差），準確度較高。第六十八張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 第六節(jié) 紫外可見吸收光譜的應(yīng)用一、定性分析 單靠紫外光譜數(shù)據(jù)來推斷未知化合物的結(jié)構(gòu)有些困難，但是紫外光譜數(shù)據(jù)可用于判別有機物中生色團和助色團的種類、位置及數(shù)目，區(qū)分飽和與不飽和化合物，測定分子中的共軛程度等進而確定分析物的結(jié)構(gòu)骨架。第六十九張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月定性鑒定的主要步驟為：1）純化試樣，使其不含雜質(zhì)；2）進行紫外吸收光譜測定，得到試樣的吸收光譜曲 線，依據(jù)光譜特征

26、一般規(guī)律作初步判斷；3）用對比法，對該化合物作進一步定性鑒定；4）應(yīng)用其它化學(xué)、物理等分析方法進行對照和驗 證，最后作出該化合物定性鑒定的正確結(jié)論。第七十張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 二、有機化合物構(gòu)型、構(gòu)象的測定1、順反異構(gòu)體的判別 一般有機化合物的反式異構(gòu)體的max 和max 值比相應(yīng)的順式異構(gòu)體大。2、互變異構(gòu)體的測定 乙酰丙酮存在酮式和烯醇式兩種異構(gòu)體，在極性溶劑水中，以酮式異構(gòu)體為主，形成分子間氫鍵，max為277nm；在非極性溶劑己烷中，以烯醇式異構(gòu)體為主，形成分子內(nèi)氫鍵，max為269nm。第七十一張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 四、定量分析 紫外可見光譜法定量分析的