1、.,Chap.2 紫外可見(jiàn)分光光度法 （UV-Vis）,.,主要內(nèi)容,紫外-可見(jiàn)分光光度法的基本原理 定量分析依據(jù)：Lambert-Beer定律 定性和定量分析,.,又稱(chēng)紫外可見(jiàn)分子吸收光譜法，它是利用某些物質(zhì)的分子吸收200 800 nm光譜區(qū)的輻射來(lái)進(jìn)行分析測(cè)定的方法。這種產(chǎn)生于分子價(jià)電子在電子能級(jí)間的躍遷的光譜，廣泛用于無(wú)機(jī)和有機(jī)物質(zhì)的定性和定量測(cè)定。 （近）紫外光區(qū)：200400nm 可見(jiàn)光區(qū)：400800nm,紫外-可見(jiàn)分光光度法 （Ultraviolet-visible spectrophotometry, UV-Vis）,.,紫外-可見(jiàn)分光光度法的特點(diǎn),1）與其它光譜分析方法相比

2、，其儀器設(shè)備和操作都比較簡(jiǎn)單，費(fèi)用少，分析速度快; 2）靈敏度高（10-410-7g/ml） 3）選擇性好; 4）精密度和準(zhǔn)確度較高; 5）用途廣泛,.,1 基本原理,UV-Vis的產(chǎn)生 電子躍遷主要類(lèi)型 常用術(shù)語(yǔ) 吸收帶,.,1. 紫外可見(jiàn)吸收光譜的產(chǎn)生,分子中電子能級(jí)、振動(dòng)能級(jí)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)示意圖,B,A,.,吸收輻射能后： E=Ee+Ev+Er UV-Vis光譜是由分子外層電子躍遷所產(chǎn)生的，屬于電子光譜。同時(shí)，還伴有分子內(nèi)部振動(dòng)能級(jí)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷，從而使譜帶變寬。因此，UV-Vis光譜是帶狀光譜。,.,2. 電子躍遷主要類(lèi)型,按照價(jià)電子性質(zhì)不同討論不同的紫外-可見(jiàn)吸收光譜。 以甲醛分子為例

3、： 存在電子，電子，n（p）電子。,.,分子軌道理論： 成鍵軌道 成鍵軌道 n 非鍵軌道104）。,.,配位場(chǎng)躍遷包括d - d 躍遷和f - f 躍遷。由于這兩類(lèi)躍遷必須在配體的配位場(chǎng)作用下才可能發(fā)生，因此又稱(chēng)為配位場(chǎng)躍遷。 吸收峰強(qiáng)烈受配位環(huán)境的影響。 例如 Cu2+以水為配位體，吸收峰在794nm處，而以氨為配位體，吸收峰在663nm處。 此類(lèi)光譜吸收強(qiáng)度弱，較少用于定量分析。,2.6 配位場(chǎng)躍遷,.,電子躍遷類(lèi)型不同，實(shí)際躍遷需要的能量不同， 吸收能量的次序?yàn)椋?*n*n* * 150nm n* 200nm * 200nm n* 300nm,.,常見(jiàn)電子躍遷所處的波長(zhǎng)范圍及強(qiáng)度,.,實(shí)

4、例,下列結(jié)構(gòu)中所需能量最低和最高的躍遷類(lèi)型？ CH2=CHCH= CH2 CH3-CH=CH-CHO,.,3. 常用術(shù)語(yǔ),3.1 發(fā)色團(tuán) 分子中能吸收紫外光或可見(jiàn)光的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)叫做發(fā)色團(tuán)或生色團(tuán)。象C=C、C=O、CC等都是發(fā)色團(tuán)。 發(fā)色團(tuán)的結(jié)構(gòu)不同，電子躍遷類(lèi)型也不同。一般有* 或n* 躍遷。,.,常見(jiàn)生色團(tuán)的吸收光譜,.,有些原子或基團(tuán)，本身不能吸收波長(zhǎng)大于200nm的光波，但它與一定的發(fā)色團(tuán)相連時(shí)，則可使發(fā)色團(tuán)所產(chǎn)生的吸收峰向長(zhǎng)波長(zhǎng)方向移動(dòng)，并使吸收強(qiáng)度增加，這樣的原子或基團(tuán)叫做助色團(tuán)。一般指帶有非鍵電子對(duì)的基團(tuán)，如-OH、-OR、-NHR、-SH、-Cl、-Br、-I等。,3.2 助色團(tuán)

5、,.,某些有機(jī)化合物因反應(yīng)引入含有未共享電子對(duì)的基團(tuán)使吸收峰向長(zhǎng)波長(zhǎng)移動(dòng)的現(xiàn)象稱(chēng)為長(zhǎng)移或紅移（red shift）；相反，使吸收峰向短波長(zhǎng)移動(dòng)的現(xiàn)象稱(chēng)為短移或藍(lán)移（紫移）（blue shift）。,3.3 藍(lán)移和紅移,.,使吸收強(qiáng)度增加的現(xiàn)象稱(chēng)為濃色效應(yīng)或增色效應(yīng)（hyperchromic effect）；使吸收強(qiáng)度降低的現(xiàn)象稱(chēng)為淡色效應(yīng)或減色效應(yīng)（hypochromic effect）。,3.4 濃色效應(yīng)和淡色效應(yīng),.,又稱(chēng)吸收曲線，以波長(zhǎng)（nm）為橫坐標(biāo)，以吸光度A或吸收系數(shù)為縱坐標(biāo)。 光譜曲線中最大吸收峰所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)相當(dāng)于躍遷時(shí)所吸收光線的波長(zhǎng)稱(chēng)為max。和max相應(yīng)的摩爾吸收系數(shù)為ma

6、x。max104的吸收峰為強(qiáng)帶。 max270nm 躍遷的幾率小，吸收強(qiáng)度弱，104,.,CH2=CHCH= CH2 max=217nm max=104 CH3-CH=CH-CHO max=217.5nm max=1.5 104 在芳香環(huán)上如有發(fā)色團(tuán)取代時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)K帶。 苯乙烯max=248nm ； max=1.4 104 ；K帶 苯甲醛max=249nm ； max=1.1 104 ； K帶,.,取自德文：benzenoid band（苯型譜帶）。它是芳香族化合物的特征吸收帶。是由苯環(huán)本身的振動(dòng)及閉合環(huán)狀共軛雙鍵*躍遷而產(chǎn)生的吸收帶，又稱(chēng)苯的多重吸收。,4.3 B帶,.,特點(diǎn)： 在2302

7、70nm呈現(xiàn)一寬峰， 中心max =256nm，且具有精細(xì)結(jié)構(gòu)（在極性溶劑中測(cè)定或苯 環(huán)上有取代基時(shí)，精細(xì)結(jié)構(gòu)消失） 是弱吸收, max =220,4.3 B帶,.,苯蒸氣的吸收曲線,.,取自德文：ethylenic band（乙烯型譜帶）。它是芳香族化合物的另一特征吸收帶。 E帶可分為E1及E2兩個(gè)吸收帶，二者可以分別看成是苯環(huán)中的乙烯鍵和共軛乙烯鍵所引起的，也屬* 躍遷。,4.4 E帶,.,E1帶： max 184nm左右，強(qiáng)吸收， 4.7104 ，由苯環(huán)內(nèi)乙烯鍵上的電子被激發(fā)所致。 E2帶： max 203nm處，中強(qiáng)吸收，7103 ，由苯環(huán)的共軛二烯所引起。當(dāng)苯環(huán)上有發(fā)色團(tuán)取代且與苯環(huán)

8、共軛時(shí) ，E2帶常與K帶合并， 同時(shí)吸收峰向長(zhǎng)波移動(dòng)。,.,例：苯乙酮的三個(gè)吸收峰為 K（E2）帶：max = 240nm，=1.3104 B帶：max =278nm， =1100 R帶：max =319nm， =50,.,苯乙酮的紫外吸收光譜（溶劑：正庚烷）,.,Lambert-Beer定律是物質(zhì)對(duì)光吸收的基本定律，是分光光度法定量分析的依據(jù)和基礎(chǔ)。 Lambert-Beer定律 吸光系數(shù) 光度法的誤差,2 Lambert-Beer定律,.,1. 吸光度和透光率,物質(zhì)對(duì)光的吸收程度： 透光率：透光率為透過(guò)光的強(qiáng)度It與入射光強(qiáng)度I0之比，用T（）表示： 即 T= It / I0 吸光度: 為

9、透光率倒數(shù)的對(duì)數(shù)，用A表示： 即 A=lg1/T=lg I0 /It,.,1. 吸光度和透光率,.,Lambert：、c一定時(shí)：Al Beer： 、 l一定時(shí)：Ac 合并兩式：A l c （c為吸光物質(zhì)濃度，l為透光液層厚度） Lambert-Beer定律的物理意義：當(dāng)一束平行單色光通過(guò)含有吸光物質(zhì)的稀溶液時(shí)，溶液的吸光度與吸光物質(zhì)濃度、液層厚度乘積成正比。,2. Lambert-Beer定律,朗伯(Lambert)像,朗伯 Lambert （1728- 1777） 出生地：Alsace，F(xiàn)rance 他發(fā)現(xiàn)新的幾何觀念：當(dāng)三角形面積逐漸減少時(shí)，它的角度和會(huì)逐漸增加。Lambert被大家所熟悉

10、的是他在上的研究。第一位提供嚴(yán)謹(jǐn)證法來(lái)說(shuō)明是無(wú)理數(shù)。在Hermite證明e之前，Lambert早已推測(cè)出e及是超越數(shù)了。Lambert使得雙曲函數(shù)Hyper bolic Functions首度有系統(tǒng)的發(fā)展，而且在物理學(xué)上對(duì)光和熱的研究有許多創(chuàng)新。因此可知Lambert在數(shù)學(xué)、物理、天文均有重要的貢獻(xiàn)。,.,Lambert-Beer定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式：A= cl 式中比例常數(shù)與吸光物質(zhì)的本性，入射光波長(zhǎng)及溫度等因素有關(guān)，稱(chēng)為吸光系數(shù)。 吸光系數(shù)的物理意義：吸光物質(zhì)在單位濃度及單位厚度時(shí)的吸收度。是物質(zhì)在一定波長(zhǎng)下的特性常數(shù)。 作用：定性、定量依據(jù),3. 吸光系數(shù),.,3.1 摩爾吸光系數(shù),當(dāng)l以c

11、m，c以mol/L為單位，稱(chēng)為摩爾吸光系數(shù)，用 表示。 的單位為L(zhǎng)/molcm，它表示在一定的下，物質(zhì)的濃度為1.0mol/L，液層厚度為1.0cm時(shí)溶液的吸光度。,.,在一定的下，溶液濃度為1（即1g/100ml），液層厚度為1.00cm時(shí)的吸光度，用 表示。,3.2 百分吸光系數(shù),.,摩爾吸光系數(shù)和百分吸光系數(shù)的關(guān)系,.,4. 多組分體系-加和性,體系的總吸光度等于各組分吸光度之和 A=lici 前提：各吸光物質(zhì)間無(wú)相互作用 結(jié)論： Lambert-Beer定律適用于多組分體系,.,5. 吸光度的測(cè)定-空白對(duì)比法,（1）采用光學(xué)性質(zhì)相同、厚度相同的吸收池，裝入空白液作參比。 （2）調(diào)節(jié)儀器

12、，使透過(guò)參比的透光率為100%。 （3）測(cè)定被測(cè)液的透光率或吸光度A。,.,6. 光度法的誤差,主要由兩方面引起： 一是實(shí)際情況偏離Beer定律； 二是測(cè)量誤差。,根據(jù)A= cl關(guān)系式，以濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)作圖，應(yīng)得到一通過(guò)原點(diǎn)的直線，稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)曲線或工作曲線。 在實(shí)際工作中，當(dāng)有色溶液的濃度較高時(shí)，往往不成直線，這種現(xiàn)象稱(chēng)為偏離朗伯比耳定律。,.,1）光學(xué)因素-入射光為非單色光 原因：儀器不能提供純粹單色光 改進(jìn)：選用性能好，分辨率高的分光光度計(jì) 選擇合適的入射光波長(zhǎng),6.1 偏離Beer定律的原因,.,2）化學(xué)因素-介質(zhì)的不均性 原因：溶液中的吸光物質(zhì)因濃度的改變而發(fā)生離解、締合、

13、溶劑化以及配合物生成等的變化 ，影響物質(zhì)對(duì)光的吸收能力 。 減小方法：控制顯色反應(yīng)的條件 適用：稀溶液,.,6.2 測(cè)量誤差,由朗伯-比爾定律可知：,微分后除以上式可得濃度的相對(duì)誤差為：,濃度測(cè)量的誤差，不但與分光光度計(jì)的讀數(shù)誤差（T）有關(guān)，而且與透光率T有關(guān)。 求極值，令,當(dāng)溶液的透光率為36.8%或吸光度為0.434時(shí)，濃度的相對(duì)誤差最小。 T值在6520%或A值在0.20.7之間，濃度相對(duì)誤差較小，是測(cè)量的適宜范圍。,.,儀器測(cè)量條件的選擇 顯色反應(yīng)條件的選擇 參比溶液的選擇,3 分析條件的選擇,.,1. 儀器測(cè)量條件的選擇,1.1 適宜的吸光度范圍 即當(dāng)A=0.434時(shí)，吸光度測(cè)量誤差

14、最小。 最適宜的測(cè)量范圍為0.20.7之間。,.,通常是根據(jù)被測(cè)組分的吸收光譜，選擇最強(qiáng)吸收帶的最大吸收波長(zhǎng)（max ）為入射波長(zhǎng)。當(dāng)最強(qiáng)吸收峰的峰形比較尖銳時(shí)，往往選用吸收稍低，峰形稍平坦的次強(qiáng)峰進(jìn)行測(cè)定。,1.2 入射光波長(zhǎng)的選擇,.,為了選擇合適的狹縫寬度，應(yīng)以減少狹縫寬度時(shí)試樣的吸光度不再增加為準(zhǔn)。一般來(lái)說(shuō)，狹縫寬度大約是試樣吸收峰半寬度的十分之一。,1.3 狹縫寬度的選擇,.,可見(jiàn)分光光度法一般用來(lái)測(cè)定能吸收可見(jiàn)光的有色溶液。對(duì)某些無(wú)色或淺色物質(zhì)進(jìn)行測(cè)定，常利用顯色反應(yīng)將被測(cè)組分轉(zhuǎn)變?yōu)樵诳梢?jiàn)波長(zhǎng)范圍有吸收的物質(zhì)。常見(jiàn)的顯色反應(yīng)有配位反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)等。,2. 顯色反應(yīng)條件的選擇,.

15、,顯色反應(yīng)須滿(mǎn)足以下條件：,1反應(yīng)的生成物必須在紫外-可見(jiàn)光區(qū)有較強(qiáng)的吸光能力，即摩爾吸光系數(shù)較大； 2反應(yīng)有較高的選擇性，即被測(cè)組分生成的化合物吸收曲線應(yīng)與共存物質(zhì)的吸收光譜有明顯的差別； 3. 反應(yīng)生成的產(chǎn)物有足夠的穩(wěn)定性，以保證測(cè)量過(guò)程中溶液的吸光度不變； 4. 反應(yīng)生成物的組成恒定。,.,顯色條件：,1）酸度 2）顯色劑的用量：過(guò)量 3）顯色時(shí)間和溫度 4）溶劑,.,3. 參比溶液的選擇,測(cè)定試樣溶液的吸光度，需先用參比溶液調(diào)節(jié)T為100% （A為0） ，以消除其它成分及吸收池和溶劑等對(duì)光的反射和吸收帶來(lái)的測(cè)定誤差。,.,參比溶液,3.1 溶劑參比 試樣簡(jiǎn)單、共存其它成分對(duì)測(cè)定波長(zhǎng)吸收

16、弱，只考慮消除溶劑與吸收池等因素； 3.2 試樣參比 如果試樣基體溶液在測(cè)定波長(zhǎng)有吸收，而顯色劑不與試樣基體顯色時(shí)，可按與顯色反應(yīng)相同的條件處理試樣，只是不加入顯色劑。,.,3.3 試劑參比 如果顯色劑或其它試劑在測(cè)定波長(zhǎng)有吸收，按顯色反應(yīng)相同的條件，不加入試樣，同樣加入試劑和溶劑作為參比溶液。 3.4 平行操作參比 用不含被測(cè)組分的試樣，在相同的條件下與被測(cè)試樣同時(shí)進(jìn)行處理，由此得到平行操作參比溶液。,.,4 紫外可見(jiàn)分光光度計(jì),紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)的基本結(jié)構(gòu),.,1.1 光源 基本要求：在儀器操作所需的光譜區(qū)域內(nèi)能夠發(fā)射連續(xù)輻射，有足夠的輻射強(qiáng)度和良好的穩(wěn)定性，而且輻射能量隨波長(zhǎng)的變化應(yīng)盡

17、可能小。 常用的光源有兩類(lèi)：熱輻射光源和氣體放電光源,1. 主要部件,.,熱輻射光源：鎢燈和鹵鎢燈，主要用于可見(jiàn)光區(qū)(400 760nm) ； 氣體放電光源：氫燈和氘燈，主要用于紫外光區(qū)(200 400nm) 。,氘燈,.,單色器的作用是將光源輻射出的復(fù)合光分離成單色光，由狹縫（入射和出射）、準(zhǔn)直鏡和色散元件組成。 核心部分是色散元件，起分光的作用。,1.2 單色器,.,單色器示意圖,.,1）棱鏡 玻璃：在紫外光區(qū)有吸收，只能用于可見(jiàn)光區(qū)。 石英：在紫外-可見(jiàn)光區(qū)均無(wú)吸收，一般只用于紫外光區(qū)。 2）光柵 已經(jīng)逐漸取代棱鏡，擴(kuò)大了波長(zhǎng)測(cè)量范圍，改善了波長(zhǎng)精度和分辨率。,能起分光作用的色散元件主要

18、是棱鏡和光柵。,光柵和棱鏡分光原理,.,狹縫是單色器的組成之一，對(duì)單色光的純度起著重要作用。狹縫越窄，單色光越純；測(cè)得的吸收峰越尖銳，但光的強(qiáng)度減弱，影響測(cè)定靈敏度。,.,又稱(chēng)比色皿或比色杯，按材料可分為玻璃吸收池和石英吸收池。 石英池適用于可見(jiàn)光區(qū)及紫外光區(qū)，玻璃吸收池只能用于可見(jiàn)光區(qū)。,1.3 吸收池,.,常見(jiàn)吸收池光程為0.11.0cm，其中1.0cm最常用。為減少光的損失，吸收池的光學(xué)面必須完全垂直于光束方向。,.,檢測(cè)器的作用是檢測(cè)光信號(hào)，并將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。 類(lèi)型： （1）光電池：硒光電池（可見(jiàn)） 硅光電池（紫外可見(jiàn)） （2）光電管：藍(lán)（紫）敏光電管 銻銫陰極 紅敏光電管 銀和

19、氧化銫陰極 （3）光電倍增管：將光信號(hào)放大106-107倍，靈敏 現(xiàn)今使用的分光光度計(jì)大多采用光電管或光電倍增管作為檢測(cè)器。,1.4 檢測(cè)器,.,1）光電管 陰極凹面內(nèi)側(cè)涂有光敏材料，被足夠能量的光子照射后發(fā)射電子。當(dāng)陰極與陽(yáng)極之間存在電位差時(shí)，陰極發(fā)射的電子流向陽(yáng)極形成光電流。光電流的大小與照射光強(qiáng)度成正比。光電流較小，需要放大后才能檢測(cè)。,.,2）光電倍增管 原理與光電管相似，區(qū)別在于陰極與陽(yáng)極之間還有9個(gè)倍增極。每個(gè)電子經(jīng)過(guò)倍增極時(shí)發(fā)射出多個(gè)新電子，該過(guò)程一直重復(fù)到第9個(gè)倍增極，此時(shí)發(fā)射出的電子數(shù)目大大增加，然后被陽(yáng)極收集，產(chǎn)生較大的電流，再經(jīng)放大，顯示。這樣，大大提高了儀器的靈敏度。,

20、.,1.5 信號(hào)顯示系統(tǒng),功能：信號(hào)的處理及讀出 常用的記錄系統(tǒng)有電位計(jì)、檢流計(jì)、示波器及數(shù)據(jù)臺(tái)、數(shù)字電壓表等,.,2. 紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)的類(lèi)型,2.1 單光束分光光度計(jì) 簡(jiǎn)易型分光光度計(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，維修容易，適用于常規(guī)分析。 2.2 雙光束分光光度計(jì) 一般都能自動(dòng)記錄吸收光譜曲線。由于兩束光同時(shí)分別通過(guò)參比池和樣品池，還能自動(dòng)消除光源強(qiáng)度變化所引起的誤差。 2.3 雙波長(zhǎng)分光光度計(jì) 優(yōu)點(diǎn)：是可以在有背景干擾或共存組分吸收干擾的情況下對(duì)某組分進(jìn)行定量測(cè)定。,雙光束光度計(jì)示意圖,雙波長(zhǎng)光度計(jì)光路示意圖,.,3. 分光光度計(jì)的校正和檢驗(yàn),3.1 波長(zhǎng)校正 3.2 吸光度校正 3.3

21、雜散光的檢驗(yàn) 3.4 穩(wěn)定性的檢驗(yàn),.,5 紫外-可見(jiàn)吸收光譜與分子結(jié)構(gòu),化合物的UV-Vis特征，主要取決于分子中發(fā)色團(tuán)與助色團(tuán)以及它們之間的共軛情況， UV- Vis光譜在研究化合物的結(jié)構(gòu)中，可以推定分子的骨架，判斷發(fā)色團(tuán)之間的共軛關(guān)系和估計(jì)共軛體系中取代基的種類(lèi)、位置和數(shù)目。,.,1. 有機(jī)化合物的紫外吸收光譜,1.1 飽和化合物 1）飽和烴類(lèi)化合物：只含有單鍵（鍵），只能產(chǎn)生* 躍遷，吸收帶位于遠(yuǎn)紫外區(qū)，如甲烷和乙烷的吸收帶分別在125nm和135nm。在近紫外區(qū)（200400nm）沒(méi)有吸收（透明），因此在紫外吸收光譜中常用作溶劑。,.,2）含有雜原子的飽和化合物：除了 * 躍遷，還有

22、n *躍遷，其吸收帶在近紫外區(qū)的也不多，但若作溶劑使用，可能在200nm以上出現(xiàn)末端吸收，會(huì)增強(qiáng)或影響被測(cè)組分在該區(qū)域的吸收，從而產(chǎn)生測(cè)量誤差。因此測(cè)定波長(zhǎng)須大于溶劑的截止波長(zhǎng)。,.,1.2 不飽和化合物,1）簡(jiǎn)單的不飽和化合物：由于含有鍵而具有* 躍遷，* 躍遷能量比*小，但對(duì)于非共軛的簡(jiǎn)單不飽和化合物躍遷能量仍然較高，吸收峰位于遠(yuǎn)紫外區(qū)。如最簡(jiǎn)單的乙烯化合物，吸收峰在170nm附近，104。 若C=C雙鍵上連接的H原子被烷基取代，可產(chǎn)生超共軛效應(yīng)，吸收峰紅移，烷基取代數(shù)越多，紅移值越大。,.,若C=C雙鍵上連接的H原子被助色團(tuán)取代，* 吸收將發(fā)生紅移，甚至移到紫外光區(qū)。原因是助色團(tuán)中的n電

23、子可以產(chǎn)生p-共軛，使* 躍遷能量降低。 CH2 CH-OCH3 max 190nm CH2 CH-N(CH3)2 max 228nm,.,2）共軛烯烴： 在同一分子中，若兩個(gè)生色團(tuán)只隔一個(gè)單鍵則形成共軛體系，共軛體系中兩個(gè)生色團(tuán)相互影響，其吸收光譜與單一生色團(tuán)相比，有很大改變：即吸收峰紅移，吸收強(qiáng)度增加。共軛體系越長(zhǎng)，吸收峰紅移越顯著。,.,.,3）、-不飽和羰基化合物 在、-不飽和醛、酮、酸、酯中，由于C=O與C=C共軛，使n* 、* 躍遷紅移。 *：200nm至215250nm （104） n*：280nm至310350nm （100）,.,4）芳香族化合物 芳香族化合物在近紫外區(qū)顯示特

24、征的吸收光譜。苯是最簡(jiǎn)單的芳香族化合物，具有環(huán)狀共軛體系，在紫外光區(qū)有E1帶、E2帶和B帶三個(gè)吸收帶，都是由*躍遷產(chǎn)生的。B帶是芳香族化合物的特征，對(duì)鑒定芳香族化合物很有價(jià)值。,.,在苯環(huán)上引入取代基，會(huì)使苯的*躍遷引起的各吸收帶發(fā)生位移。 苯環(huán)上有取代基時(shí)，一般引起B(yǎng)帶的精細(xì)結(jié)構(gòu)消失，并且各譜帶的max發(fā)生紅移，max值通常增大。,.,i.單取代苯 當(dāng)引入的基團(tuán)為助色基團(tuán)時(shí)，取代基對(duì)吸收帶的影響大小與取代基的推電子能力有關(guān)。推電子能力越強(qiáng)，影響越大。順序?yàn)?-O-NH2-OCH3-OH-Br-Cl-CH3 當(dāng)引入的基團(tuán)為發(fā)色基團(tuán)時(shí)，其對(duì)吸收譜帶的影響程度大于助色基團(tuán)。影響的大小與發(fā)色基團(tuán)的吸

25、電子能力有關(guān)，吸電子能力越強(qiáng)，影響越大。其順序?yàn)?-NO2-CHO-COCH3-COOH-CN-、-COO-SO2NH2-NH3+,.,ii 二取代苯 在二取代苯中，由于取代基的性質(zhì)和取代位置不同，產(chǎn)生的影響也不同。 a 當(dāng)兩個(gè)不同類(lèi)基團(tuán)對(duì)位取代時(shí)，由于兩個(gè)取代基效應(yīng)相反，產(chǎn)生協(xié)同作用，故max產(chǎn)生顯著的紅移。 效應(yīng)相反的兩個(gè)取代基若相互處于間位或鄰位時(shí)，則二取代物的光譜與各單取代物的區(qū)別是很小的。,.,例如：,260nm 280nm 380nm 280nm 282.5nm,.,b 當(dāng)同類(lèi)基團(tuán)取代時(shí)，由于效應(yīng)相同，兩個(gè)基團(tuán)不能協(xié)同，則吸收峰往往不超過(guò)單取代時(shí)的波長(zhǎng)，且鄰、間、對(duì)三個(gè)異構(gòu)體的波長(zhǎng)

26、也相近。例如：,230nm 260nm 258nm 255nm 255nm,.,2. 影響紫外吸收光譜的因素,UV-Vis光譜主要取決于分子結(jié)構(gòu)和取代基，但是分子中的結(jié)構(gòu)因素和測(cè)定條件也會(huì)影響光譜。主要體現(xiàn)在對(duì)共軛作用的影響。,.,2.1 空間位阻的影響,各生色因子處于同一平面才能達(dá)到有效共軛，若發(fā)色團(tuán)之間或發(fā)色團(tuán)與助色團(tuán)之間太擁擠，就會(huì)排斥于同一平面之外，使共軛程度降低，躍遷所需能量增大，吸收峰藍(lán)移，吸收強(qiáng)度減小。,.,1）基團(tuán)異構(gòu)：共軛體系越大，吸收波長(zhǎng)越長(zhǎng)，越大；共軛體系越小，吸收波長(zhǎng)越短，越小。 2）順?lè)串悩?gòu)：通常順式異構(gòu)體由于空間位阻的影響，吸收峰藍(lán)移，吸收強(qiáng)度降低。 max （順式

27、）激發(fā)態(tài) 能級(jí)的能量下降：基態(tài)激發(fā)態(tài) 實(shí)現(xiàn)n*躍遷需要的E增加，故使吸收峰藍(lán)移。,2.4 溶劑效應(yīng)的影響,.,2）*躍遷所產(chǎn)生的吸收峰隨著溶劑極性的增加而向長(zhǎng)波長(zhǎng)方向移動(dòng)。 極性：基態(tài)激發(fā)態(tài) 氫鍵作用強(qiáng)度：基態(tài)激發(fā)態(tài) 能級(jí)的能量下降：基態(tài)激發(fā)態(tài) 實(shí)現(xiàn)p*躍遷需要的E增加，故使吸收峰紅移。,溶劑對(duì)n* ，*的影響,.,體系pH的改變可能引起共軛體系的延長(zhǎng)或縮短，從而引起吸收峰位置的改變，對(duì)一些不飽和酸、烯醇、酚及苯胺類(lèi)化合物的紫外光譜影響很大。,2.5 體系pH的影響,（a）苯酚的UV光譜圖 （b）苯胺的UV光譜圖,溶液酸堿性對(duì)紫外光譜的影響,酚酚鹽，氧上孤對(duì)電子增多，p-p共軛增強(qiáng)，E減小，吸

28、收峰紅移。,胺胺鹽，氮上孤對(duì)電子消失，p-p共軛消失，E增大，吸收峰藍(lán)移。,.,在藥物成分分析中，可利用紫外吸收光譜變化規(guī)律來(lái)推斷結(jié)構(gòu)中的酸性、堿性基團(tuán)。如果化合物溶液從中性變?yōu)閴A性時(shí)，吸收峰發(fā)生紅移，表明該化合物為酸性物質(zhì)；如果化合物溶液從中性變?yōu)樗嵝詴r(shí)，吸收峰發(fā)生藍(lán)移，表明化合物可能為芳胺。,2.5 體系pH的影響,.,6 紫外-可見(jiàn)吸收光譜的應(yīng)用,定性鑒別 純度檢查 定量分析 結(jié)構(gòu)分析,.,1. 定性鑒別,利用UV-Vis光譜對(duì)有機(jī)化合物進(jìn)行定性鑒別的主要依據(jù)是多數(shù)有機(jī)化合物具有特征吸收光譜，如吸收光譜的形狀、吸收峰數(shù)目、各吸收峰的波長(zhǎng)位置、強(qiáng)度與相應(yīng)的吸光系數(shù)等。 利用UV -Vis光

29、譜對(duì)有機(jī)化合物進(jìn)行定性鑒別，一般采用對(duì)比法。,.,1）比較吸收光譜的特征數(shù)據(jù)：有些結(jié)構(gòu)相似的化合物max相同，但分子量不同，所以吸光系數(shù)存在差別，可用作鑒別依據(jù)。 2）比較吸光度比值的一致性：有些化合物不只一個(gè)吸收峰，可用在不同吸收峰處測(cè)得吸光度的比值A(chǔ)1/A2或1/2作為鑒別的依據(jù)。 3）比較吸收光譜的一致性：如果兩者完全相同，則可能是同一種化合物；如果兩者有明顯差別，則肯定不是同一種化合物。,.,2. 純度檢查,1）雜質(zhì)檢查：若被檢樣品在一定的波長(zhǎng)范圍內(nèi)無(wú)明顯吸收而所含雜質(zhì)有吸收，則檢樣中含有少量雜質(zhì)都可用UV-Vis光譜檢查出來(lái)。 2）雜質(zhì)的限量檢查：可利用吸光度或吸收峰與谷處吸光度的比

30、值來(lái)控制藥品中雜質(zhì)的含量。,.,3. 定量分析,原理： Lambert-Beer定律,.,A,c,標(biāo)準(zhǔn)工作曲線,3.1 單組分定量分析,1）標(biāo)準(zhǔn)曲線法： 用標(biāo)準(zhǔn)品配制一組不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)序列，在選定條件下分別測(cè)定吸光度，繪制吸光度-濃度曲線，即標(biāo)準(zhǔn)曲線。在相同條件下測(cè)出樣品的吸光度，然后由標(biāo)準(zhǔn)曲線確定樣品溶液的濃度。,.,2）標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照法： 在選定波長(zhǎng)處，分別測(cè)定樣品溶液和標(biāo)準(zhǔn)品溶液的吸光度，然后求出樣品的含量。,.,3）吸光系數(shù)法： 若吸收池厚度l和吸光系數(shù)或E已知，即可根據(jù)測(cè)得的吸光度A求出被測(cè)物濃度： c= A/l 或 c= A/ E l,.,適應(yīng)性 1）標(biāo)準(zhǔn)曲線法：有對(duì)照品，大量未知樣品

31、2）標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照法：有對(duì)照品，A-c關(guān)系嚴(yán)格符合Beer定律 3）吸光系數(shù)法：吸光系數(shù)已知，儀器較精密,三種定量分析方法的比較,.,通常吸光系數(shù)可從有關(guān)文獻(xiàn)中查出；也可將被測(cè)溶液的吸光度換算成樣品的吸光系數(shù)，然后與純品的吸光系數(shù)相比較，求算樣品中被測(cè)組分含量。,.,3.2 多組分定量分析,多組分體系-加和性 體系的總吸光度等于各組分吸光度之和 A=lici 前提：各吸光物質(zhì)間無(wú)相互作用 結(jié)論： Lambert-Beer定律適用于多組分體系,.,以二元混合組分的測(cè)定為例,三種情況： 1）兩組分的最大吸收峰互不重合： 即在a組分的最大吸收波長(zhǎng)1處，b組分沒(méi)有吸收；在b組分的最大吸收波長(zhǎng)2處，a組分無(wú)吸收。 按單組分測(cè)定方法測(cè)a和b兩組分即可。,.,以二元混合組分的測(cè)定為例,2）兩組分的吸收光譜曲線部分重合： 在a組分的最大吸收波長(zhǎng)1處，b組分無(wú)吸收；但在b組分的最大吸收波長(zhǎng)2處，a組分有吸收。,.,3）兩組分的吸收光譜曲線互相重合： 在a組分的最大吸收波長(zhǎng)1