儀器分析(紫外分光光度儀)

1、4.2 4.2 吸光光度法的基本原理吸光光度法的基本原理 光的波長(cm)、頻率 (Hz) ，它們與光速c的關(guān)系是：cEhhc 在真空介質(zhì)中，光速為2.99791010cm/s。單個光子的能量E與上述三要素的關(guān)系是： E光子的能量，J；h普朗克常數(shù)（6.6251034Js）能復(fù)合成白光的兩種顏色的光叫能復(fù)合成白光的兩種顏色的光叫互互補(bǔ)色光。補(bǔ)色光。物質(zhì)所顯示的物質(zhì)所顯示的顏色是吸顏色是吸收光的互補(bǔ)色。收光的互補(bǔ)色。01lntIk bI02lgtIk bI上式稱為朗伯定律。如用A=lg(I0/It)或lg(1/T),則021lglgtIAk bITA稱為吸光度。通常稱比耳定律。04lgtIAk

2、cI01lglgtIAkcbIT即通常所稱的Ac11111222221 21212121 2121212AAAccAAAccA 原理雙光束光度計動畫示意 單波長單光束分光光度計有國產(chǎn)751型、XG-125型、英國SP500型和伯克曼DU-8型等。 單波長雙光束分光光度計有國產(chǎn)710型、730型、740型、日立UV-340型等就屬于這種類型。 雙波長分光光度計的優(yōu)點：是可以在有背景干憂或共存組分吸收干憂的情況下對某組分進(jìn)行定量測定。 國產(chǎn)WFZ800-5型、島津UV-260型、UV-265型等。 分子和原子一樣，也有它的特征分子能分子和原子一樣，也有它的特征分子能級級 。分子內(nèi)部的運動可分為價電

3、子運動，分子。分子內(nèi)部的運動可分為價電子運動，分子內(nèi)原子在平衡位置附近的振動和分子繞其重心內(nèi)原子在平衡位置附近的振動和分子繞其重心的轉(zhuǎn)動。因此分子具有電子能級、振動能級和的轉(zhuǎn)動。因此分子具有電子能級、振動能級和轉(zhuǎn)動能級。轉(zhuǎn)動能級。 分子的能量分子的能量 E 等于下列三項之和：等于下列三項之和： E=Ee+Ev+Er 分子從外界吸收能量后，就能引起分子分子從外界吸收能量后，就能引起分子能級的躍遷，即從基態(tài)能級躍遷到激發(fā)態(tài)能級。能級的躍遷，即從基態(tài)能級躍遷到激發(fā)態(tài)能級。分子吸收能量具有量子化的特征，即分子只能分子吸收能量具有量子化的特征，即分子只能吸收等于兩個能級之差的能量：吸收等于兩個能級之差的

4、能量： E=EE=E2 2-E-E1 1=h=h=hc/=hc/ 電子能級轉(zhuǎn)動能級振動能級 有機(jī)化合物的紫外有機(jī)化合物的紫外可見吸收光可見吸收光譜，是其分子中外層價電子躍遷的結(jié)果譜，是其分子中外層價電子躍遷的結(jié)果（三種）（三種）電子、電子、電子、電子、n電子。電子。 外層電子吸收紫外或可見輻射后，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)就從基態(tài)向激發(fā)態(tài)(反鍵軌道反鍵軌道)躍遷。主躍遷。主要有四種躍遷所需能量要有四種躍遷所需能量大小順序為大小順序為n n A A. .* * 躍遷主要發(fā)生在躍遷主要發(fā)生在真空紫外真空紫外區(qū)。區(qū)。B B.* * 躍遷吸收的波長較長，孤躍遷吸收的波長較長，孤立的

5、躍遷一般在立的躍遷一般在200nm200nm左右左右 C C. n. n* * 躍遷一般在躍遷一般在近紫外區(qū)近紫外區(qū)（200 200 400 nm400 nm），吸光強(qiáng)度較小。），吸光強(qiáng)度較小。 D D. n. n* * 躍遷吸收波長仍然在（躍遷吸收波長仍然在（150 150 250nm250nm）范圍，因此在紫外區(qū)不易）范圍，因此在紫外區(qū)不易觀察到這類躍遷。觀察到這類躍遷。 生色團(tuán)溶劑/nmmax躍遷類型烯正庚烷17713000*炔正庚烷17810000*羧基乙醇20441n*酰胺基水21460n*羰基正己烷1861000n*， n*偶氮基乙醇339，665150000n*，硝基異辛酯280

6、22n*亞硝基乙醚300，665100n*硝酸酯二氧雜環(huán)己烷27012n*2. 2. 不飽和烴及共軛烯烴不飽和烴及共軛烯烴 在不飽和烴類分子中，除含有鍵外，還含有鍵，它們可以產(chǎn)生*和*兩種躍遷。 *躍遷的能量小于 *躍遷。例如，在乙烯分子中， *躍遷最大吸收波長為180nm 在不飽和烴類分子中，當(dāng)有兩個以上的雙鍵共軛時，隨著共軛系統(tǒng)的延長， *躍遷的吸收帶 將明顯向長波方向移動，吸收強(qiáng)度也隨之增強(qiáng)。在共軛體系中， *躍遷產(chǎn)生的吸收帶又稱為K帶。3. 羰基化合物羰基化合物 羰基化合物含有C=O基團(tuán)。 C=O基團(tuán)主要可產(chǎn)生*、 n* 、n*三個吸收帶， n*吸收帶又稱R帶，落于近紫外或紫外光區(qū)。醛

7、、酮、羧酸及羧酸的衍生物，如酯、酰胺等，都含有羰基。由于醛酮這類物質(zhì)與羧酸及羧酸的衍生物在結(jié)構(gòu)上的差異，因此它們n*吸收帶的光區(qū)稍有不同。 羧酸及羧酸的衍生物雖然也有n*吸收帶，但是， 羧酸及羧酸的衍生物的羰基上的碳原子直接連結(jié)含有未共用電子對的助色團(tuán)，如-OH、-Cl、-OR等，由于這些助色團(tuán)上的n電子與羰基雙鍵的電子產(chǎn)生n共軛，導(dǎo)致*軌道的能級有所提高，但這種共軛作用并不能改變n軌道的能級，因此實現(xiàn)n* 躍遷所需的能量變大，使n*吸收帶藍(lán)移至210nm左右。4. 苯及其衍生物苯及其衍生物 苯有三個吸收帶，它們都是由*躍遷引起的。E1帶出現(xiàn)在180nm（max= 60，000）； E2帶出現(xiàn)在204nm（ max = 8，000 ）；B帶出現(xiàn)在255nm （ max = 200）。在氣態(tài)或非極性溶劑中，苯及其許多同系物的B譜帶有許多的精細(xì)結(jié)構(gòu)，這是由于振動躍遷在基態(tài)電子上的躍遷上的疊加而引起的。在極性溶劑中，這些精細(xì)結(jié)構(gòu)消失。當(dāng)苯環(huán)上有取代基時，苯的三個特征譜帶都會發(fā)生顯著的變化，其中影響較大的是E2帶和B譜帶。5.稠環(huán)芳烴及雜環(huán)化合物稠環(huán)芳烴及雜環(huán)化合物 稠環(huán)芳烴，如奈、蒽、芘等，均顯示苯的三個吸收帶，但是與苯本身相比較，這三個吸收帶均發(fā)生紅移，且強(qiáng)度增加。隨著苯環(huán)數(shù)目的增多，吸收波長紅移越多，吸收強(qiáng)度也相應(yīng)增加。 當(dāng)