第五紫外可見分光光度法演示文稿當(dāng)前1頁(yè)，總共112頁(yè)。優(yōu)選第五紫外可見分光光度法當(dāng)前2頁(yè)，總共112頁(yè)。這種分子吸收光譜產(chǎn)生于價(jià)電子和分子軌道上的電子在電子能級(jí)間的躍遷，廣泛用于無(wú)機(jī)和有機(jī)物質(zhì)的定性和定量測(cè)定。

紫外可見光的波長(zhǎng)范圍：10-780nm:(1)（近）紫外光區(qū):

200-380nm(2)可見光區(qū):380-780nm注意：(3)遠(yuǎn)紫外區(qū)：10-200nm（很少使用）當(dāng)前3頁(yè)，總共112頁(yè)。二、紫外-可見吸收光譜法特點(diǎn)1儀器設(shè)備和操作都比較簡(jiǎn)單，價(jià)格低，分析速度較快。2靈敏度較高。3有較好的選擇性。通過適當(dāng)?shù)剡x擇測(cè)量條件，一般可在多種組分共存的體系中，對(duì)某一種物質(zhì)進(jìn)行測(cè)定。當(dāng)前4頁(yè)，總共112頁(yè)。4精密度和準(zhǔn)確度較高。在儀器設(shè)備和其他測(cè)量條件較好的情況下，其相對(duì)誤差可減小到1％一2％。5用途廣泛。醫(yī)藥、化工、冶金、環(huán)境保護(hù)、地質(zhì)等諸多領(lǐng)域---已成為必不可少的測(cè)試手段之一。當(dāng)前5頁(yè)，總共112頁(yè)。第五章

紫外-可見吸收光譜法(UV-vis)第一節(jié)

紫外-可見吸收光譜法基本原理當(dāng)前6頁(yè)，總共112頁(yè)。一、紫外-可見吸收光譜的產(chǎn)生機(jī)理二、紫外-可見吸收光譜的電子躍遷類型三、相關(guān)的基本概念四、影響化合物紫外-可見吸收光譜的因素五、吸收帶類型六、無(wú)機(jī)化合物的紫外-可見吸收光譜內(nèi)容當(dāng)前7頁(yè)，總共112頁(yè)。一、紫外-可見吸收光譜的產(chǎn)生機(jī)理

1.分子吸收光譜的產(chǎn)生——由能級(jí)間的躍遷引起物質(zhì)分子內(nèi)部三種運(yùn)動(dòng)形式：（P7）

（1）電子相對(duì)于原子核的運(yùn)動(dòng)（2）原子核在其平衡位置附近的相對(duì)振動(dòng)（3）分子本身繞其重心的轉(zhuǎn)動(dòng)分子具有三種不同能級(jí)：電子能級(jí)、振動(dòng)能級(jí)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)能級(jí)示意圖

當(dāng)前8頁(yè)，總共112頁(yè)。三種能級(jí)都是量子化的，且各自具有相應(yīng)的能量分子的內(nèi)能：電子能量Ee

、振動(dòng)能量Ev

、轉(zhuǎn)動(dòng)能量Er即E＝Ee+Ev+Er

分子內(nèi)運(yùn)動(dòng)涉及三種躍遷能級(jí)，所需能量大小順序：

ΔΕe>ΔΕv>ΔΕr

當(dāng)前9頁(yè)，總共112頁(yè)。

不同物質(zhì)結(jié)構(gòu)不同或者說(shuō)其分子能級(jí)的能量(各種能級(jí)能量總和)或能量間隔各異，因此不同物質(zhì)將選擇性地吸收不同波長(zhǎng)或能量的外來(lái)輻射，這是UV-Vis定性分析的基礎(chǔ)。

定性分析具體做法是讓不同波長(zhǎng)的光通過待測(cè)物，經(jīng)待測(cè)物吸收后，測(cè)量其對(duì)不同波長(zhǎng)光的吸收程度(吸光度A)，以吸光度A為縱坐標(biāo)，輻射波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)作圖，得到該物質(zhì)的吸收光譜或吸收曲線，據(jù)吸收曲線的特性(峰強(qiáng)度、位置及數(shù)目等)研究分子結(jié)構(gòu)。當(dāng)前10頁(yè)，總共112頁(yè)。-胡羅卜素咖啡因阿斯匹林丙酮

幾種有機(jī)化合物的分子吸收光譜圖。當(dāng)前11頁(yè)，總共112頁(yè)。

躍遷：電子受激發(fā)，從低能級(jí)轉(zhuǎn)移到高能級(jí)的過程。

※分子只有選擇性的吸收(hν=△E)某些波長(zhǎng)（頻率）的光才能由較低的能級(jí)躍遷到較高能級(jí)上。

若用一連續(xù)的電磁輻射照射樣品分子，將照射前后的光強(qiáng)度變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)并記錄下來(lái)，就可得到光強(qiáng)度變化對(duì)波長(zhǎng)的關(guān)系曲線，即為分子吸收光譜。當(dāng)前12頁(yè)，總共112頁(yè)。（1）轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)間的能量差ΔEr：0.005～0.050eV，躍遷產(chǎn)生吸收光譜位于遠(yuǎn)紅外區(qū)，稱為遠(yuǎn)紅外光譜或分子轉(zhuǎn)動(dòng)光譜；（2）振動(dòng)能級(jí)的能量差ΔEv約為：0.05～１eV，躍遷產(chǎn)生的吸收光譜位于紅外區(qū)，稱為紅外光譜或分子振動(dòng)光譜；（3）電子能級(jí)的能量差ΔEe較大1～20eV。電子躍遷產(chǎn)生的吸收光譜在紫外—可見光區(qū)，稱為紫外—可見光譜或分子的電子光譜2．分子吸收光譜的分類當(dāng)前13頁(yè)，總共112頁(yè)。

由于分子吸收紫外-可見光區(qū)的電磁輻射，分子中價(jià)電子（或外層電子）的能級(jí)躍遷而產(chǎn)生紫外-可見吸收光譜。

電子能級(jí)間躍遷的同時(shí)總伴隨有振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)間的躍遷。即電子光譜中總包含有振動(dòng)能級(jí)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)間躍遷產(chǎn)生的若干譜線而呈現(xiàn)寬譜帶，即帶狀光譜。（線狀光譜）3．紫外-可見吸收光譜的產(chǎn)生當(dāng)前14頁(yè)，總共112頁(yè)。

原子發(fā)射光譜圖當(dāng)前15頁(yè)，總共112頁(yè)。

有機(jī)化合物的紫外-可見吸收光譜是三種電子、四種躍遷的結(jié)果：σ電子、π電子、n電子。示意圖分子軌道理論：一個(gè)成鍵軌道必定有一個(gè)相應(yīng)的反鍵軌道。通常外層電子均處于分子軌道的基態(tài)，即成鍵軌道或非鍵軌道上。外層電子吸收紫外或可見輻射后，就從基態(tài)向激發(fā)態(tài)(反鍵軌道)躍遷。主要有四種躍遷，所需能量ΔΕ大小順序?yàn)椋簄→π＊

<π→π＊

<n→σ＊

<σ→σ＊

二、紫外-可見吸收光譜的電子躍遷類型當(dāng)前16頁(yè)，總共112頁(yè)。COHnpsH當(dāng)前17頁(yè)，總共112頁(yè)。1、σ→σ＊躍遷

所需能量最大，σ電子只有吸收遠(yuǎn)紫外光的能量才能發(fā)生躍遷。飽和烷烴的分子吸收光譜出現(xiàn)在遠(yuǎn)紫外區(qū)。吸收波長(zhǎng)λ<200nm。例：甲烷λmax為125nm,乙烷λmax為135nm，環(huán)丙烷（飽和烴中最長(zhǎng)）λmax為190nm。在近紫外沒有飽和碳?xì)浠衔锏墓庾V，需真空紫外分光光度計(jì)檢測(cè)；可作為溶劑使用。當(dāng)前18頁(yè)，總共112頁(yè)。

所需能量較大。吸收波長(zhǎng)為150～250nm，大部分在遠(yuǎn)紫外區(qū)，近紫外區(qū)仍不易觀察到。

含非鍵電子的飽和烴衍生物(含N、O、S和鹵素等雜原子)均呈現(xiàn)n→σ*躍遷。如一氯甲烷、甲醇、三甲基胺n→σ*躍遷的λ分別為173nm、183nm和227nm。2、n→σ＊躍遷當(dāng)前19頁(yè)，總共112頁(yè)。3、π→π＊躍遷

所需能量較小，吸收波長(zhǎng)處于遠(yuǎn)紫外區(qū)的近紫外端或近紫外區(qū)，摩爾吸光系數(shù)εmax一般在104L·mol－1·cm－1以上，屬于強(qiáng)吸收。

不飽和烴、共軛烯烴和芳香烴類均可發(fā)生該類躍遷。

如：乙烯π→π*躍遷的λ為175nm，

εmax為:1×104L·mol-1·cm－1。當(dāng)前20頁(yè)，總共112頁(yè)。4、n→π＊躍遷

需能量最低，吸收波長(zhǎng)λ>200nm。摩爾吸光系數(shù)一般為10～100L·mol-1·cm-1，吸收譜帶強(qiáng)度較弱。

分子中同時(shí)存在孤對(duì)電子和π鍵時(shí)發(fā)生n→π＊躍遷。如：C=O，N=N，N=O，C=S丙酮n→π＊躍遷的λ為275nmεmax為22L·mol-1·cm-1（溶劑環(huán)己烷)。當(dāng)前21頁(yè)，總共112頁(yè)。注意：☆紫外-可見光譜電子躍遷類型：n—π*躍遷

π—π*躍遷☆飽和化合物無(wú)紫外吸收☆電子躍遷類型與分子結(jié)構(gòu)及存在基團(tuán)有密切聯(lián)系：

﹡根據(jù)分子結(jié)構(gòu)→推測(cè)可能產(chǎn)生的電子躍遷類型；

﹡根據(jù)吸收譜帶波長(zhǎng)和電子躍遷類型→推測(cè)分子中可能存在的基團(tuán)（分子結(jié)構(gòu)鑒定）當(dāng)前22頁(yè)，總共112頁(yè)。1、吸收光譜（吸收曲線）

不同波長(zhǎng)光對(duì)樣品作用不同，吸收強(qiáng)度不同。以A~λ作圖即得到物質(zhì)的吸收光譜（或吸收曲線）。

示意圖幾個(gè)術(shù)語(yǔ)：

吸收峰；

最大吸收波長(zhǎng)(λmax)；

最小吸收波長(zhǎng)(λmin)；

肩峰；末端吸收。

三、相關(guān)的基本概念當(dāng)前23頁(yè)，總共112頁(yè)。吸收曲線示意圖當(dāng)前24頁(yè)，總共112頁(yè)。吸收曲線的討論：

（1）不同濃度的同一種物質(zhì)，其吸收曲線形狀相似，λmax不變。而對(duì)于不同物質(zhì)，它們的吸收曲線形狀和λmax往往是不同。吸收曲線（3）不同濃度的同一種物質(zhì)，在某一定波長(zhǎng)下吸光度A有差異，在λmax處吸光度A的差異最大，測(cè)定最靈敏。所以吸收曲線是定量分析中選擇入射光波長(zhǎng)的重要依據(jù)。

（2）吸收曲線可以提供物質(zhì)的結(jié)構(gòu)信息（如

λmax、εmax、肩峰等），可作為物質(zhì)定性分析的依據(jù)之一。當(dāng)前25頁(yè)，總共112頁(yè)。播放不同濃度MnO4-的吸收曲線當(dāng)前26頁(yè)，總共112頁(yè)。

含有π鍵的不飽和基團(tuán)稱為生色團(tuán)。簡(jiǎn)單的生色團(tuán)由雙鍵或叁鍵體系組成。

如：乙烯基、羰基、亞硝基、偶氮基、乙炔基、腈基等。注：當(dāng)出現(xiàn)幾個(gè)發(fā)色團(tuán)共軛，則幾個(gè)發(fā)色團(tuán)所產(chǎn)生的吸收帶將消失，代之出現(xiàn)新的共軛吸收帶，其波長(zhǎng)將比單個(gè)發(fā)色團(tuán)的吸收波長(zhǎng)長(zhǎng)，強(qiáng)度也增強(qiáng)。2、生色團(tuán)（或發(fā)色團(tuán)）當(dāng)前27頁(yè)，總共112頁(yè)。有一些含有n電子的基團(tuán)，它們本身沒有生色功能(不能吸收λ>200nm的光)，但當(dāng)它們與生色團(tuán)相連時(shí)，就會(huì)發(fā)生p-π共軛作用，增強(qiáng)生色團(tuán)的生色能力(吸收波長(zhǎng)向長(zhǎng)波方向移動(dòng)，且吸收強(qiáng)度增加)，這樣的基團(tuán)稱為助色團(tuán)(如—OH、—OR、—NH２、—NHR、—X等)

。3、助色團(tuán)當(dāng)前28頁(yè)，總共112頁(yè)。

有機(jī)化合物的吸收譜帶常常因共軛、引入取代基或改變?nèi)軇┦棺畲笪詹ㄩL(zhǎng)λmax和吸收強(qiáng)度發(fā)生變化:λmax向長(zhǎng)波方向移動(dòng)稱為紅移，向短波方向移動(dòng)稱為藍(lán)移(或紫移)。4、紅移和藍(lán)移5、增色效應(yīng)和減色效應(yīng)

吸收強(qiáng)度即摩爾吸光系數(shù)ε增大或減小的現(xiàn)象分別稱為增色效應(yīng)或減色效應(yīng)，如上圖所示。那么促使分子發(fā)生紅移或藍(lán)移的因素有哪些呢？當(dāng)前29頁(yè)，總共112頁(yè)。1、共軛體系的存在----紅移如CH2=CH2的-*躍遷，max=165~200nm；而1,3-丁二烯，max=217nm2、異構(gòu)現(xiàn)象：使異構(gòu)物光譜出現(xiàn)差異。如CH3CHO含水化合物有兩種可能的結(jié)構(gòu)：CH3CHO-H2O及CH3CH(OH)2;已烷中，max=290nm，表明有醛基存在，結(jié)構(gòu)為前者；而在水溶液中，此峰消失，結(jié)構(gòu)為后者。四、影響化合物紫外-可見光譜的因素當(dāng)前30頁(yè)，總共112頁(yè)。3、取代基：紅移或藍(lán)移。取代基為含孤對(duì)電子，如-NH2、-OH、-Cl，可使分子紅移；取代基為斥電子基，如-R，-OCOR，則使分子藍(lán)移。苯環(huán)或烯烴上的H被各種取代基取代，多產(chǎn)生紅移。4、pH值：紅移或藍(lán)移苯酚在酸性或中性水溶液中，有210.5nm及270nm兩個(gè)吸收帶；而在堿性溶液中，則分別紅移到235nm和287nm（p-共軛）.當(dāng)前31頁(yè)，總共112頁(yè)。5、溶劑效應(yīng)：紅移或藍(lán)移

由n-*躍遷產(chǎn)生的吸收峰，隨溶劑極性增加，基態(tài)能量比激發(fā)態(tài)有更多的下降，發(fā)生藍(lán)移；由-*躍遷產(chǎn)生的吸收峰，隨溶劑極性增加，激發(fā)態(tài)比基態(tài)能量有更多的下降，發(fā)生紅移。隨溶劑極性增加，吸收光譜變得平滑，精細(xì)結(jié)構(gòu)消失。當(dāng)前32頁(yè)，總共112頁(yè)。（1）對(duì)λmax影響

①極性溶劑對(duì)n→π*躍遷的影響規(guī)律：極性溶劑使n→π*吸收帶發(fā)生藍(lán)移；極性，藍(lán)移的幅度。

為什么？原因：Cδ+=Oδ-極性，激發(fā)態(tài)時(shí)O電子云密度，鍵極性；基態(tài)時(shí)的作用強(qiáng)，基態(tài)能量大，激發(fā)態(tài)能量小。能級(jí)間的能量差，藍(lán)移。

當(dāng)前33頁(yè)，總共112頁(yè)。②極性溶劑對(duì)π→π*躍遷的影響

規(guī)律：使π→π*吸收帶發(fā)生紅移，ε

max略有降低。原因：C=C基態(tài)時(shí)，兩個(gè)π電子位于π成鍵軌道上，無(wú)極性；π→π*躍遷后，分別在成鍵π和反鍵π*軌道上，C+=C-，極性，與極性溶劑作用強(qiáng)，能量。

能級(jí)間的能量差，紅移。當(dāng)前34頁(yè)，總共112頁(yè)。極性溶劑致使π→π*躍遷的K帶發(fā)生紅移。

既有K帶又有R帶時(shí)，溶劑極性越大則K帶與R帶的距離越近(K帶紅移,R帶藍(lán)移)，見圖(因?yàn)镽在右，K在左)；而隨著溶劑極性的變小兩個(gè)譜帶則逐漸遠(yuǎn)離。

當(dāng)前35頁(yè)，總共112頁(yè)。（2）、對(duì)吸收光譜精細(xì)結(jié)構(gòu)影響

溶劑極性↑，苯環(huán)精細(xì)結(jié)構(gòu)消失當(dāng)前36頁(yè)，總共112頁(yè)。

溶劑極性↑，苯酚精細(xì)結(jié)構(gòu)消失當(dāng)前37頁(yè)，總共112頁(yè)。（3）、溶劑的選擇(P22)

⑴在溶解度允許的范圍內(nèi)，盡量選擇低極性溶劑；⑵應(yīng)能很好地溶解試樣，對(duì)試樣應(yīng)該是惰性的；⑶溶劑的極限波長(zhǎng)應(yīng)小于試樣的λmax。溶劑的極限波長(zhǎng)溶劑極限波長(zhǎng)/nm溶劑極限波長(zhǎng)/nm乙醚

210

正己烷220環(huán)己烷200四氯化碳260正丁醇210乙酸乙酯260乙醇215氯仿245水200丙酮330當(dāng)前38頁(yè)，總共112頁(yè)。五、吸收帶類型1．R帶:(由德語(yǔ)Radikal而來(lái)，是基團(tuán)的意思)

由含雜原子的不飽和基團(tuán)的n→π*躍遷產(chǎn)生如：C＝O；C＝N；—N＝N—

△E小，λmax250~400nm，εmax<100當(dāng)前39頁(yè)，總共112頁(yè)。175nm

210nm

?

?

?

2．K帶:(由德語(yǔ)Konjugation而來(lái)，是共軛的意思)

由共軛非封閉體系中雙鍵的π→π*躍遷產(chǎn)生如：(—CH＝CH—)n，—CH＝C—CO—λmax>200nm，εmax>104共軛體系增長(zhǎng)，λmax↑→紅移，εmax↑播放當(dāng)前40頁(yè)，總共112頁(yè)。當(dāng)前41頁(yè)，總共112頁(yè)。當(dāng)前42頁(yè)，總共112頁(yè)。

3．B帶：(苯吸收帶)

由π→π*躍遷產(chǎn)生，是芳香族化合物的主要特征吸收帶，在230～270nm(λmax=254nm)之間出現(xiàn)精細(xì)結(jié)構(gòu)吸收，又稱苯的多重吸收。

當(dāng)前43頁(yè)，總共112頁(yè)。4．E帶：(EthyleneicBand)

由封閉共軛體系的π→π*躍遷產(chǎn)生，是芳香族化合物的特征吸收帶。

E1180nmεmax>104

（常觀察不到）

E2200nmεmax=7000

中強(qiáng)吸收當(dāng)前44頁(yè)，總共112頁(yè)。六、無(wú)機(jī)化合物的紫外—可見吸收光譜1、電荷轉(zhuǎn)移躍遷

電荷轉(zhuǎn)移躍遷：一個(gè)電子從體系中的電子給予體部分轉(zhuǎn)移到該體系中的電子接受體產(chǎn)生的躍遷。躍遷所產(chǎn)生的吸收帶稱為電荷轉(zhuǎn)移吸收帶。示意圖特點(diǎn)：吸收強(qiáng)度大（εmax>104L·mol-1·cm-1

）。

適宜于微量金屬的檢出和測(cè)定。

在分光光度法中具有重要意義。當(dāng)前45頁(yè)，總共112頁(yè)。當(dāng)前46頁(yè)，總共112頁(yè)。

在配位體的作用下過渡金屬離子的d軌道和鑭系、錒系的f軌道裂分，吸收輻射后，產(chǎn)生d一d、f一f躍遷；

必須在配體的配位場(chǎng)作用下才可能產(chǎn)生，故稱為配位場(chǎng)躍遷；

由于摩爾吸收系數(shù)ε小于100，對(duì)定量分析意義不大。多用于研究配合物結(jié)構(gòu)及其鍵合理論。2、配位體場(chǎng)躍遷當(dāng)前47頁(yè)，總共112頁(yè)。第五章

紫外-可見分光光度法一、朗伯-比爾定律二、吸光度具有加和性三、偏離朗伯-比耳定律的原因第二節(jié)

紫外可見光譜法吸收定律當(dāng)前48頁(yè)，總共112頁(yè)。一、朗伯—比耳定律

1.朗伯-比爾定律

布格(Bouguer)和朗伯(Lambert)先后于1729年和1760年闡明了光的吸收程度和吸收層厚度的關(guān)系。A∝l

（播放）（播放）

1852年比耳(Beer)又提出了光的吸收程度和吸收物濃度之間也具有類似的關(guān)系。A∝C

二者的結(jié)合稱為朗伯-比耳定律，它表明在稀溶液中，物質(zhì)對(duì)單色光的吸光度(A)與吸光物質(zhì)溶液的濃度(C)和液層厚度(l)乘積成正比。當(dāng)前49頁(yè)，總共112頁(yè)。

A＝lg（I0/I)=Elc

式中A：吸光度；描述溶液對(duì)光的吸收程度；

l：液層厚度(光程長(zhǎng)度)，通常以cm為單位；

c：溶液的濃度；

E：吸光系數(shù)；

其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

朗伯-比耳定律是吸光光度法的理論基礎(chǔ)和定量測(cè)定的依據(jù)。應(yīng)用于各種光度法的吸收測(cè)量；當(dāng)前50頁(yè)，總共112頁(yè)。2．吸光系數(shù)兩種表示法

1）摩爾吸光系數(shù)ε：在一定λ下，C=1mol/L，L=1cm時(shí)的吸光度。

2）百分含量吸光系數(shù)或比吸光系數(shù)：在一定λ下，C=1g/100ml（或1%），L=1cm時(shí)的吸光度。

3）兩者關(guān)系：當(dāng)前51頁(yè)，總共112頁(yè)。透光度(透光率)T透光度T:描述入射光透過溶液的程度:

T=I

/I0吸光度A與透光度T的關(guān)系:

A

＝－lgT

當(dāng)強(qiáng)度為I0的入射光束(Incidentbeam)通過裝有均勻待測(cè)物的介質(zhì)時(shí)，該光束將被部分吸收，未被吸收的光將透過(Emergent)待測(cè)物溶液以及通過散射(Scattering)、反射(Reflection),包括在液面和容器表面的反射)而損失，這種損失有時(shí)可達(dá)10%，那么，I0=Ie+Is+Ir

因此，在樣品測(cè)量時(shí)必須同時(shí)采用參比池和參比溶液扣除這些影響！當(dāng)前52頁(yè)，總共112頁(yè)。3.摩爾吸光系數(shù)ε的討論

（1）吸收物質(zhì)在一定波長(zhǎng)和溶劑條件下的特征常數(shù)；

（2）不隨濃度c和光程長(zhǎng)度Ｌ的改變而改變。在溫度和波長(zhǎng)等條件一定時(shí)，ε僅與吸收物質(zhì)本身的性質(zhì)有關(guān)，與待測(cè)物濃度無(wú)關(guān)；

（3）可作為定性鑒定的參數(shù)；

（4）同一吸收物質(zhì)在不同波長(zhǎng)下的ε值是不同的。在最大吸收波長(zhǎng)λmax處的摩爾吸光系數(shù)，常以εmax表示。εmax表明了該吸收物質(zhì)最大限度的吸光能力，也反映了光度法測(cè)定該物質(zhì)可能達(dá)到的最大靈敏度。當(dāng)前53頁(yè)，總共112頁(yè)。摩爾吸光系數(shù)ε的討論（5）εmax越大表明該物質(zhì)的吸光能力越強(qiáng)，用光度法測(cè)定該物質(zhì)的靈敏度越高。

ε>105：超高靈敏；

ε=(6～10）×104：高靈敏；

ε<2×104：不靈敏。（6）ε在數(shù)值上等于濃度為1mol/L、液層厚度為1cm時(shí)該溶液在某一波長(zhǎng)下的吸光度。當(dāng)前54頁(yè)，總共112頁(yè)。二、吸光度具有加和性

吸光度的這種加和性質(zhì)是測(cè)定混合組分的依據(jù)。吸光度具有加和性n元混合液：當(dāng)前55頁(yè)，總共112頁(yè)。三、偏離朗伯—比耳定律的原因

標(biāo)準(zhǔn)曲線法測(cè)定未知溶液的濃度時(shí)，發(fā)現(xiàn)：標(biāo)準(zhǔn)曲線常發(fā)生彎曲（尤其當(dāng)溶液濃度較高時(shí)），這種現(xiàn)象稱為對(duì)朗伯-比耳定律的偏離。引起這種偏離的因素（兩大類）：（1）物理性因素，即儀器的非理想引起的；（2）化學(xué)性因素。當(dāng)前56頁(yè)，總共112頁(yè)。（1）物理性因素難以獲得真正的純單色光。朗伯—比耳定律的前提條件之一是入射光為單色光。分光光度計(jì)只能獲得近乎單色的狹窄光帶。復(fù)合光可導(dǎo)致對(duì)朗伯—比耳定律的正或負(fù)偏離。

非單色光、雜散光、非平行入射光都會(huì)引起對(duì)朗伯—比耳定律的偏離，其中非單色光是引起偏離的最主要的因素。

當(dāng)前57頁(yè)，總共112頁(yè)。非單色光作為入射光引起的偏離

假設(shè)由波長(zhǎng)為λ1和λ2的兩單色光組成的入射光通過濃度為c的溶液，則：

A

1＝lg（Ｉo1/Ｉt1

）＝ε1bc

A

2＝lg(Ｉo2/Ｉt2

）＝ε2bc故：式中：Ｉo1、Ｉo2分別為λ1、λ2的入射光強(qiáng)度；

Ｉt1、Ｉt2分別為λ1、λ2的透射光強(qiáng)度；

ε1、ε2分別為λ1、λ2的摩爾吸光系數(shù)；當(dāng)前58頁(yè)，總共112頁(yè)。

A總＝lg（Ｉo總/Ｉt總)＝lg(Io1+Ｉo2)/(Ｉt1+Ｉt2）

＝lg(Io1+Ｉo2)/(Ｉo110-ε1bc

+Ｉo210-ε2bc

）令：ε1-ε2＝；設(shè)：Ｉo1＝Ｉo2A總＝lg(2Io1)/Ｉt1(1＋10-εbc

）

＝A1+lg2-lg(1＋10-εbc

)

討論:

因?qū)嶋H上只能測(cè)總吸光度A總，并不能分別測(cè)得A1和A2，故：當(dāng)前59頁(yè)，總共112頁(yè)。討論:

A總=A1+lg2-lg(1＋10－εbc

)

①=0；即：

1=

2=

則：

A總

＝lg（Ｉo/Ｉt）＝

bc②≠0

若<0；即

2<

1

；－bc>0,

lg(1＋10

bc)值隨c值增大而增大，則標(biāo)準(zhǔn)曲線偏離直線向c軸彎曲，即負(fù)偏離；反之，則向A軸彎曲，即正偏離。當(dāng)前60頁(yè)，總共112頁(yè)。討論:

A總

=A1+lg2-lg(1＋10－εbc

)

③｜｜很小時(shí)，即ε1≈ε2：

可近似認(rèn)為是單色光。在低濃度范圍內(nèi)，不發(fā)生偏離。若濃度較高，即使｜｜很小，A總≠Ａ1，且隨著c值增大，

A總與A1的差異愈大，在圖上則表現(xiàn)為A—c曲線上部(高濃度區(qū))彎曲愈嚴(yán)重。故朗伯—比耳定律只適用于稀溶液。④為克服非單色光引起的偏離，首先應(yīng)選擇比較好的單色器。此外還應(yīng)將入射波長(zhǎng)選定在待測(cè)物質(zhì)的最大吸收波長(zhǎng)且吸收曲線較平坦處（此時(shí)｜｜相差很小

）。當(dāng)前61頁(yè)，總共112頁(yè)。(2)化學(xué)性因素

朗伯—比耳定律的假定：所有的吸光質(zhì)點(diǎn)之間不發(fā)生相互作用；只有在稀溶液(c<10-2mol/L)時(shí)才基本符合。當(dāng)溶液濃度c>10－2mol/L時(shí)，吸光質(zhì)點(diǎn)間可能發(fā)生締合等相互作用，直接影響了對(duì)光的吸收。

故：朗伯—比耳定律只適用于稀溶液。

溶液中存在著離解、聚合、互變異構(gòu)、配合物的形成等化學(xué)平衡時(shí)。使吸光質(zhì)點(diǎn)的濃度發(fā)生變化，影響吸光度。

例：鉻酸鹽或重鉻酸鹽溶液中存在下列平衡：

CrO42-＋2H＋=Cr2O72-＋H2O溶液中CrO42-、Cr2O72-的顏色不同，吸光性質(zhì)也不相同。故此時(shí)溶液pH對(duì)測(cè)定有重要影響。當(dāng)前62頁(yè)，總共112頁(yè)。第五章

紫外-可見分光光度法一、顯色反應(yīng)的選擇二、顯色反應(yīng)條件的選擇三、共存離子干擾的消除四、測(cè)定條件的選擇第三節(jié)

實(shí)驗(yàn)技術(shù)及分析條件當(dāng)前63頁(yè)，總共112頁(yè)。一、顯色反應(yīng)的選擇1.選擇顯色反應(yīng)時(shí)，應(yīng)考慮的因素

靈敏度高、選擇性高、生成物穩(wěn)定、顯色劑在測(cè)定波長(zhǎng)處無(wú)明顯吸收，兩種有色物最大吸收波長(zhǎng)之差：“對(duì)比度”，要求△>60nm。2.配位顯色反應(yīng)

當(dāng)金屬離子與有機(jī)顯色劑形成配合物時(shí)，通常會(huì)發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移躍遷，產(chǎn)生很強(qiáng)的紫外—可見吸收光譜。當(dāng)前64頁(yè)，總共112頁(yè)。3.氧化還原顯色反應(yīng)

某些元素的氧化態(tài)，如Mn（Ⅶ）、Cr（Ⅵ）在紫外或可見光區(qū)能強(qiáng)烈吸收，可利用氧化還原反應(yīng)對(duì)待測(cè)離子進(jìn)行顯色后測(cè)定。

例如：鋼中微量錳的測(cè)定，Mn2＋不能直接進(jìn)行光度測(cè)定

2Mn2＋＋5S2O82-＋8H2O=2MnO4－

+10SO42-＋16H+

將Mn2＋氧化成紫紅色的MnO4－后，在525nm處進(jìn)行測(cè)定。當(dāng)前65頁(yè)，總共112頁(yè)。4.顯色劑

⑴無(wú)機(jī)顯色劑：硫氰酸鹽、鉬酸銨、過氧化氫等幾種，選擇性、靈敏度不高，應(yīng)用不多。

⑵有機(jī)顯色劑：種類繁多,選擇性、靈敏度都高，廣泛使用。

偶氮類顯色劑：本身是有色物質(zhì)，生成配合物后，顏色發(fā)生明顯變化；具有性質(zhì)穩(wěn)定、顯色反應(yīng)靈敏度高、選擇性好、對(duì)比度大等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用最廣泛。偶氮胂Ⅲ、PAR等。當(dāng)前66頁(yè)，總共112頁(yè)。二、顯色反應(yīng)條件的選擇1.顯色劑用量吸光度A與顯色劑用量CR的關(guān)系會(huì)出現(xiàn)如圖所示的幾種情況。選擇曲線變化平坦處。2.反應(yīng)體系的酸度

在相同實(shí)驗(yàn)條件下，分別測(cè)定不同pH值條件下顯色溶液的吸光度。選擇曲線中吸光度較大且恒定的平坦區(qū)所對(duì)應(yīng)的pH范圍。3.顯色時(shí)間與溫度

實(shí)驗(yàn)確定。4.溶劑一般盡量采用水相測(cè)定。當(dāng)前67頁(yè)，總共112頁(yè)。三、共存離子干擾的消除1.選擇適當(dāng)?shù)娘@色反應(yīng)條件2.加入掩蔽劑

選擇掩蔽劑的原則是：掩蔽劑不與待測(cè)組分反應(yīng)；掩蔽劑本身及掩蔽劑與干擾組分的反應(yīng)產(chǎn)物不干擾待測(cè)組分的測(cè)定。例：測(cè)定Ti4＋，可加入H3PO4掩蔽劑使Fe3+(黃色)成為Fe(PO４)23-(無(wú)色)，消除Fe3+的干擾；又如用鉻天菁S光度法測(cè)定Al3+時(shí)，加入抗壞血酸作掩蔽劑將Fe3+還原為Fe2+，消除Fe3+的干擾。3.分離干擾離子當(dāng)前68頁(yè)，總共112頁(yè)。四、測(cè)定條件的選擇1.選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)量波長(zhǎng)

一般應(yīng)該選擇λmax為測(cè)量波長(zhǎng)。如果λmax處有共存組分干擾時(shí)，則應(yīng)考慮選擇靈敏度稍低但能避免干擾的測(cè)量波長(zhǎng)。當(dāng)前69頁(yè)，總共112頁(yè)。

2.選擇合適的參比溶液

為什么需要使用參比溶液？

測(cè)得的吸光度真正反映待測(cè)溶液吸光強(qiáng)度。

參比溶液的選擇一般遵循以下原則：

⑴若僅待測(cè)組分與顯色劑反應(yīng)產(chǎn)物在測(cè)定波長(zhǎng)處有吸收，其它所加試劑均無(wú)吸收，用純?nèi)軇ㄋ?作參比溶液；

⑵若顯色劑或其它所加試劑在測(cè)定波長(zhǎng)處略有吸收，而試液本身無(wú)吸收，用“試劑參比”(不加試樣溶液)作參比溶液；當(dāng)前70頁(yè)，總共112頁(yè)。參比溶液的選擇一般遵循以下原則：

⑶若待測(cè)試液在測(cè)定波長(zhǎng)處有吸收，而顯色劑等無(wú)吸收，則可用“試樣參比”(不加顯色劑)作參比溶液；

⑷若顯色劑、試液中其它組分在測(cè)量波長(zhǎng)處有吸收，則可在試液中加入適當(dāng)掩蔽劑將待測(cè)組分掩蔽后再加顯色劑，作為參比溶液。當(dāng)前71頁(yè)，總共112頁(yè)。3.控制適宜的吸光度（讀數(shù)范圍）

不同的透光度讀數(shù)，產(chǎn)生的誤差大小不同：

－lgT=εbc微分：－dlgT＝－0.434dlnT=-0.434T-1dT=εbdc兩式相除得：

dc/c=（0.434/TlgT

）dT

以有限值表示可得：

Δc/c=（0.434/TlgT）ΔT

濃度測(cè)量值的相對(duì)誤差（Δc/c）不僅與儀器的透光度誤差ΔT有關(guān)，而且與其透光度讀數(shù)T的值也有關(guān)。

是否存在最佳讀數(shù)范圍？何值時(shí)誤差最??？

當(dāng)前72頁(yè)，總共112頁(yè)。最佳讀數(shù)范圍與最佳值

設(shè)：ΔT=1%，則可繪出溶液濃度相對(duì)誤差Δc/c與其透光度T的關(guān)系曲線。如圖所示：當(dāng)：ΔT=1%，T在20%～65%之間時(shí)，濃度相對(duì)誤差較小，即最佳讀數(shù)范圍

(吸光度A=0.70～0.20)?？赏ㄟ^改變?cè)嚇恿俊⑾♂屓芤夯蚋淖儽壬蠛穸鹊确椒▉?lái)調(diào)節(jié)吸光度大小。

可求出濃度相對(duì)誤差最小時(shí)的透光度Tmin為：

Tmin＝36.8%,Amin＝0.434當(dāng)前73頁(yè)，總共112頁(yè)。注意：

如果光度計(jì)讀數(shù)誤差為1％，濃度測(cè)量的相對(duì)誤差小于5％，最佳的吸光度范圍在。這種情況僅是對(duì)比較簡(jiǎn)單的低、中檔儀器而言?，F(xiàn)在較高檔的分光光度計(jì)的檢測(cè)器使用光電倍增管或硅二極管陣列檢測(cè)器(可使讀數(shù)誤差小于1％)，使得可用透光率范圍得到擴(kuò)展，因此在吸光度高達(dá)2.0，甚至3.0時(shí)，也可以保證濃度測(cè)量的相對(duì)誤差小于5％。當(dāng)前74頁(yè)，總共112頁(yè)?！?/p>

T=0.01△

T=0.005△

T=0.001△

T=0.0005△

T=0.0001最佳的吸光度范圍A＝0.2~0.7當(dāng)前75頁(yè)，總共112頁(yè)。第五章

紫外-可見分光光度法一、基本組成二、經(jīng)典分光光度計(jì)的類型三、光二極管陣列多通道分光光度計(jì)第四節(jié)

紫外-可見分光光度計(jì)當(dāng)前76頁(yè)，總共112頁(yè)。儀器可見分光光度計(jì)當(dāng)前77頁(yè)，總共112頁(yè)。儀器紫外-可見分光光度計(jì)當(dāng)前78頁(yè)，總共112頁(yè)。一、基本組成光源單色器樣品室檢測(cè)器顯示1.光源

在整個(gè)紫外光區(qū)或可見光譜區(qū)可以發(fā)射連續(xù)光譜，具有足夠的輻射強(qiáng)度、較好的穩(wěn)定性、較長(zhǎng)的使用壽命。

可見光區(qū)：鎢燈作為光源，其輻射波長(zhǎng)范圍在320～2500nm。現(xiàn)多用鹵鎢燈。

紫外區(qū)：氫、氘燈。發(fā)射185～400nm的連續(xù)光譜?，F(xiàn)多用氘燈。（動(dòng)畫）當(dāng)前79頁(yè)，總共112頁(yè)。

2.單色器單色器是從連續(xù)光譜中獲得所需單色光的裝置。常用的有棱鏡和光柵兩種單色器。棱鏡單色器的缺點(diǎn)是色散率隨波長(zhǎng)變化，得到的光譜呈非均勻排列，而且傳遞光的效率較低。光柵單色器在整個(gè)光學(xué)光譜區(qū)具有良好的幾乎相同的色散能力。因此，現(xiàn)代紫外—可見分光光度計(jì)上多采用光柵單色器。包括以下部分：

當(dāng)前80頁(yè)，總共112頁(yè)。

①入射狹縫：光源的光由此進(jìn)入單色器；②準(zhǔn)光裝置：透鏡或返射鏡使入射光成為平行光束；③色散元件：將復(fù)合光分解成單色光；棱鏡或光柵；④聚焦裝置：透鏡或凹面反射鏡，將分光后所得單色光聚焦至出射狹縫；⑤出射狹縫。當(dāng)前81頁(yè)，總共112頁(yè)。當(dāng)前82頁(yè)，總共112頁(yè)。3.樣品室

樣品室放置各種類型的吸收池（比色皿）和相應(yīng)的池架附件。吸收池主要有石英池和玻璃池兩種。在紫外區(qū)須采用石英池，可見區(qū)一般用玻璃池，也可用石英池。要求：兩個(gè)的透光率相差要小于0.2％。。當(dāng)前83頁(yè)，總共112頁(yè)。玻璃360nm2.25mm當(dāng)前84頁(yè)，總共112頁(yè)。石英200nm2.5mm當(dāng)前85頁(yè)，總共112頁(yè)。吸收池的形狀波長(zhǎng)范圍使用注意事項(xiàng)容易破碎可拆卸圓形測(cè)量池兩面透光圓形測(cè)量池兩面透光1cm長(zhǎng)方形測(cè)量池兩面透光氣體測(cè)量池兩面透光微量測(cè)量池兩面透光流動(dòng)測(cè)量池兩面透光當(dāng)前86頁(yè)，總共112頁(yè)。4.檢測(cè)器

利用光電效應(yīng)將透過吸收池的光信號(hào)變成可測(cè)的電信號(hào)，常用的有光電池、光電管或光電倍增管。5.結(jié)果顯示記錄系統(tǒng)檢流計(jì)、數(shù)字顯示、微機(jī)進(jìn)行儀器自動(dòng)控制和結(jié)果處理當(dāng)前87頁(yè)，總共112頁(yè)。二、經(jīng)典分光光度計(jì)的類型1.單光束

優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單，價(jià)廉，適于在給定波長(zhǎng)處測(cè)量吸光度或透光度。缺點(diǎn)：一般不能作全波段光譜掃描，要求光源和檢測(cè)器具有很高的穩(wěn)定性。當(dāng)前88頁(yè)，總共112頁(yè)。2.雙光束

優(yōu)點(diǎn)：自動(dòng)記錄，快速全波段掃描?？上庠床环€(wěn)定、檢測(cè)器靈敏度變化等因素的影響，特別適合于結(jié)構(gòu)分析。儀器復(fù)雜，價(jià)格較高。是目前用的最多的分光光度計(jì)。當(dāng)前89頁(yè)，總共112頁(yè)。3.雙波長(zhǎng)

將不同波長(zhǎng)的兩束單色光(λ1、λ2)快束交替通過同一吸收池而后到達(dá)檢測(cè)器。產(chǎn)生交替信號(hào)。無(wú)需參比池?！?1～2nm。兩波長(zhǎng)同時(shí)掃描即可獲得導(dǎo)數(shù)光譜。

優(yōu)點(diǎn)：

⑴利用吸光度差值定量：△A＝（ελ1－ελ2）CL；

⑵消除干擾和吸收池不匹配引起的誤差（即可以扣除背景吸收）；

⑶可以測(cè)定較高濃度的樣品溶液、組份試樣、混濁試樣、而且可作成導(dǎo)數(shù)光譜當(dāng)前90頁(yè)，總共112頁(yè)。三、光二極管陣列多通道分光光度計(jì)P24

特別適于進(jìn)行反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究和多組分混合物的分析，也已被用作高效液相色譜和毛細(xì)管電泳的檢測(cè)器。當(dāng)前91頁(yè)，總共112頁(yè)。3.分光光度計(jì)的校正當(dāng)光度計(jì)使用一段時(shí)間后其波長(zhǎng)和吸光度將出現(xiàn)漂移，因此需要對(duì)其進(jìn)行校正。波長(zhǎng)標(biāo)度校正：

使用鐠-釹玻璃（可見光區(qū)）和鈥玻璃（紫外光區(qū)）進(jìn)行校正。因?yàn)槎呔衅涓髯缘奶卣魑辗?。吸光度?biāo)度校正：

采用K2CrO4標(biāo)準(zhǔn)液校正（在25oC時(shí)，于不同波長(zhǎng)處測(cè)定0.04000g/L的KOH溶液（0.05mol/L）的吸光度A，調(diào)整光度計(jì)下表所列的吸光度。當(dāng)前92頁(yè)，總共112頁(yè)。當(dāng)前93頁(yè)，總共112頁(yè)。第五章

紫外-可見分光光度法一、伍德沃德－菲澤規(guī)則第五節(jié)

判斷化合物最大吸收峰位置的經(jīng)驗(yàn)規(guī)則當(dāng)前94頁(yè)，總共112頁(yè)。一、伍德沃德（Woodward）－菲澤（Fieser）規(guī)則

共軛多烯的K帶吸收位置λmax，可利用伍德沃德（Woodward）規(guī)則來(lái)進(jìn)行推測(cè)，這個(gè)定則以丁二烯的作為基本數(shù)據(jù)。（i）共軛雙烯基本值2174個(gè)環(huán)殘基取代+5×4

計(jì)算值237nm（238nm）（ii）非稠環(huán)雙烯基本值2174個(gè)環(huán)殘基或烷基取代+5×4

環(huán)外雙鍵

+5

計(jì)算值242nm（243nm）當(dāng)前95頁(yè)，總共112頁(yè)。（iii）鏈狀共軛雙鍵2174個(gè)烷基取代+5×42個(gè)環(huán)外雙鍵+5×2

計(jì)算值247nm（247nm）（iv）max=253(基數(shù))+3×5(環(huán)的剩余部分)+5(環(huán)外雙鍵)=273nm

觀察值max=275nm(=10000)當(dāng)前96頁(yè)，總共112頁(yè)。第五章

紫外-可見分光光度法一.定性分析二.定量分析第六節(jié)

定性及定量分析應(yīng)用當(dāng)前97頁(yè)，總共112頁(yè)。

了解共軛程度、空間效應(yīng)、氫鍵等；可對(duì)飽和與不飽和化合物、異構(gòu)體及構(gòu)象進(jìn)行判別。

紫外—可見吸收光譜中有機(jī)物發(fā)色體系信息分析的一般規(guī)律是：

⑴若在200～750nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)無(wú)吸收峰，則可能是直鏈烷烴、環(huán)烷烴、飽和脂肪族化合物或僅含一個(gè)雙鍵的烯烴等。⑵若在270～350nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)有低強(qiáng)度吸收峰(ε＝10～100L·mol-1·cm-1),（n→π＊躍遷），則可能含有一個(gè)簡(jiǎn)單非共軛且含有n電子的生色團(tuán)，如羰基。

一、定性分析1.定性分析的一般步驟當(dāng)前98頁(yè)，總共112頁(yè)。

⑶若在2５0～300nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)有中等強(qiáng)度的吸收峰則可能含苯環(huán)。⑷若在210～250nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)有強(qiáng)吸收峰，則可能含有2個(gè)共軛雙鍵；若在260～300nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)有強(qiáng)吸收峰，則說(shuō)明該有機(jī)物含有3個(gè)或3個(gè)以上共軛雙鍵。⑸若該有機(jī)物的吸收峰延伸至可見光區(qū)，則該有機(jī)物可能是長(zhǎng)鏈共軛或稠環(huán)芳香族化合物。

定性分析方法缺陷：只能定性分析化合物所具有的生色團(tuán)與助色團(tuán)；光譜信息在紫外-可見光譜范圍重疊現(xiàn)象嚴(yán)重。當(dāng)前99頁(yè)，總共112頁(yè)。2.定性方法

主要根據(jù)光譜上一些特征吸收，包括最大吸收波長(zhǎng)、最小吸收波長(zhǎng)、肩峰、吸收系數(shù)、吸光度比值等，特別是最大吸收波長(zhǎng)max及吸收系數(shù)max

和E1%1cm，其中max是鑒定物質(zhì)的常用物理常數(shù)。

當(dāng)前100頁(yè)，總共112頁(yè)。⑴比較最大吸收波長(zhǎng)max及吸收系數(shù)max

或E1%1cm的一致性。

紫外吸收光譜相同，兩種化合物有時(shí)不一定相同，所以在比較max

的同時(shí)，還要比較max

或E1%1cm是否一致。

當(dāng)前101頁(yè)，總共112頁(yè)。⑵比較吸光度比值的一致性

有時(shí)物質(zhì)的吸收峰較多，往往規(guī)定在幾個(gè)吸收峰處吸光度或吸收系數(shù)的比值作鑒別標(biāo)準(zhǔn)。如維生素B12，有三個(gè)吸收峰278、361及550nm，就利用下列比值進(jìn)行比較：

如果被鑒定的物質(zhì)，吸收波長(zhǎng)相同，峰處吸光度或吸收系數(shù)的比值在規(guī)定范圍內(nèi)，則可考慮與標(biāo)準(zhǔn)品分子結(jié)構(gòu)基本相同。當(dāng)前102頁(yè)，總共112頁(yè)。

⑶比較光譜的一致性(未知試樣的鑒定)

兩個(gè)化合物若是相同，其吸收光譜應(yīng)完全一致。在鑒定時(shí)，試樣和標(biāo)準(zhǔn)品以相同濃度配制在相同溶劑中，分別測(cè)定吸收光譜，比較光譜圖是否一致。如果沒有標(biāo)準(zhǔn)品，也可以和現(xiàn)成的標(biāo)準(zhǔn)品光譜圖(有專門雜志收載，常稱為標(biāo)準(zhǔn)圖譜)相比較。若光譜圖一致，那么兩者可能是同一物質(zhì)了。與標(biāo)準(zhǔn)吸收光譜譜圖的比較時(shí)注意：相同化學(xué)環(huán)境與測(cè)量條件（標(biāo)準(zhǔn)譜圖見P30）當(dāng)前103頁(yè)，總共112頁(yè)。⑷化合物中雜質(zhì)的檢查(純度檢