中國藥科大學(xué)輔導(dǎo)班紫外可見分光光度法

1、1紫外可見分光光度法主要內(nèi)容： 基本概念基本原理Lambert-Beer定律定性定量分析紫外可見分光光度計2紫外紫外可見分子吸收光譜與電子躍遷可見分子吸收光譜與電子躍遷 物質(zhì)分子內(nèi)部三種運(yùn)動形式：物質(zhì)分子內(nèi)部三種運(yùn)動形式： （1）電子相對于原子核的運(yùn)動）電子相對于原子核的運(yùn)動 （2）原子核在其平衡位置附近的相對振動）原子核在其平衡位置附近的相對振動 （3）分子本身繞其重心的轉(zhuǎn)動）分子本身繞其重心的轉(zhuǎn)動 分子具有三種不同能級：電子能級、振動能級和轉(zhuǎn)動能級分子具有三種不同能級：電子能級、振動能級和轉(zhuǎn)動能級 三種能級都是量子化的，且各自具有相應(yīng)的能量三種能級都是量子化的，且各自具有相應(yīng)的能量 分子的

2、內(nèi)能：電子能量分子的內(nèi)能：電子能量Ee 、振動能量振動能量Ev 、轉(zhuǎn)動能量、轉(zhuǎn)動能量Er 即即 EEe+Ev+Er evr 3 有機(jī)化合物的紫外可見吸收光譜是三種電子躍遷的結(jié)果：電子、電子、n電子。分子軌道理論分子軌道理論：成鍵軌道反鍵軌道。當(dāng)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。主要有四種躍遷四種躍遷所需能量大小順序大小順序為：n n n s sp p *s s *RKE,Bnp p ECOHnp ps sH41R帶：由含雜原子的不飽和基團(tuán)的帶：由含雜原子的不飽和基團(tuán)的n *躍遷產(chǎn)生躍遷產(chǎn)生CO；CN；NN E小，max250400nm，max200nm，max10

3、4共軛體系增長，max紅移，max溶劑極性，對于(CHCH)n max不變 對于CHCCO max紅移5續(xù)前3B帶：由帶：由 *躍遷產(chǎn)生躍遷產(chǎn)生芳香族化合物的主要特征吸收帶 max =254nm，寬帶，具有精細(xì)結(jié)構(gòu)；max=200，弱吸收極性溶劑中，或苯環(huán)連有取代基，其精細(xì)結(jié)構(gòu)消失4E帶：由苯環(huán)環(huán)形共軛系統(tǒng)的帶：由苯環(huán)環(huán)形共軛系統(tǒng)的 *躍遷產(chǎn)生躍遷產(chǎn)生芳香族化合物的特征吸收帶 E1 180nm max104 （常觀察不到）E2 200nm max=7000 強(qiáng)吸收苯環(huán)有發(fā)色團(tuán)取代且與苯環(huán)共軛時，E2帶與K帶合并 一起紅移（長移）6 生色團(tuán)：生色團(tuán)： 最有用的紫外最有用的紫外可見光譜是由可見光譜

4、是由和和n躍遷產(chǎn)生的。這躍遷產(chǎn)生的。這兩種躍遷均要求有機(jī)物分子中含有不飽和基團(tuán)。這類含有兩種躍遷均要求有機(jī)物分子中含有不飽和基團(tuán)。這類含有鍵的不鍵的不飽和基團(tuán)稱為生色團(tuán)。簡單的生色團(tuán)由雙鍵或叁鍵體系組成，飽和基團(tuán)稱為生色團(tuán)。簡單的生色團(tuán)由雙鍵或叁鍵體系組成，如如C=C、C=O、NO2、NN、C C、C N等等。： 有一些含有有一些含有n n電子的基團(tuán)電子的基團(tuán)(如如OH、OR、NH、NHR、X等等)，它們本身沒有生色功能它們本身沒有生色功能( (不能吸收不能吸收200nm200nm的光的光) )，但，但當(dāng)它們與生色團(tuán)相連時，就會發(fā)生當(dāng)它們與生色團(tuán)相連時，就會發(fā)生n n共軛作用，增強(qiáng)生色團(tuán)的共軛

5、作用，增強(qiáng)生色團(tuán)的生色能力生色能力( (吸收波長向長波方向移動，且吸收強(qiáng)度增加吸收波長向長波方向移動，且吸收強(qiáng)度增加) )，這樣的，這樣的基團(tuán)稱為助色團(tuán)?；鶊F(tuán)稱為助色團(tuán)。7紅移與藍(lán)移紅移與藍(lán)移增色與減色增色與減色 有機(jī)化合物的吸收譜帶常常因有機(jī)化合物的吸收譜帶常常因引入取代基或改變?nèi)軇┦棺畲笪找肴〈蚋淖內(nèi)軇┦棺畲笪詹ㄩL波長maxmax和吸收強(qiáng)度發(fā)生變化和吸收強(qiáng)度發(fā)生變化: : maxmax向長波方向移動稱為紅移，向長波方向移動稱為紅移，向短波方向移動稱為藍(lán)移向短波方向移動稱為藍(lán)移 ( (或紫移或紫移) )。吸收強(qiáng)度即摩爾吸光系數(shù)。吸收強(qiáng)度即摩爾吸光系數(shù)增增大或減小的現(xiàn)象分別稱為增色效

6、應(yīng)大或減小的現(xiàn)象分別稱為增色效應(yīng)或減色效應(yīng)，如圖所示?；驕p色效應(yīng)，如圖所示。8躍遷類躍遷類型型吸收帶吸收帶特征特征e emaxs ss s*遠(yuǎn)紫外區(qū)遠(yuǎn)紫外區(qū)遠(yuǎn)紫外區(qū)測定遠(yuǎn)紫外區(qū)測定 ns s*端吸收端吸收紫外區(qū)短波長端至遠(yuǎn)紫外紫外區(qū)短波長端至遠(yuǎn)紫外區(qū)的強(qiáng)吸收區(qū)的強(qiáng)吸收 p-pp-p*E1芳香環(huán)的雙鍵吸收芳香環(huán)的雙鍵吸收200K(E2)共軛多烯、共軛多烯、-C=C-C=O等的吸收等的吸收10,000B芳香環(huán)、芳香雜環(huán)化芳香環(huán)、芳香雜環(huán)化合物的芳香環(huán)吸收。有的合物的芳香環(huán)吸收。有的具有精細(xì)結(jié)構(gòu)具有精細(xì)結(jié)構(gòu)100n-p p*R含含CO，NO2等等n電子基團(tuán)電子基團(tuán)的吸收的吸收1009練習(xí) 下列化合物

7、中，同時有n-p p*， p-pp-p* ， s ss s*躍遷的化合物是_（2003）A 1，3丁二烯 B甲醇 C 苯甲醛D苯乙烯10練習(xí)n舉例說明紫外吸收光譜中主要的吸收帶類型和特點（2000）11影響紫外影響紫外- -可見吸收光譜的因素可見吸收光譜的因素n共軛效應(yīng)的影響共軛效應(yīng)的影響(1)p (1)p 電子共軛體系增大，電子共軛體系增大，l lmaxmax紅移，紅移，e emaxmax增大增大 由于共軛效應(yīng)，電子離域到多個原子之間，導(dǎo)由于共軛效應(yīng)，電子離域到多個原子之間，導(dǎo)致致p p* *能量降低。時躍遷幾率增大，能量降低。時躍遷幾率增大，emaxmax增大。增大。 (2)(2)空間阻礙

8、使共軛體系破壞，空間阻礙使共軛體系破壞，l lmaxmax藍(lán)移，藍(lán)移，e emaxmax減小減小 如二苯乙烯取代基越大如二苯乙烯取代基越大, ,分子共平面性越差，因分子共平面性越差，因此最大吸收波長藍(lán)移，摩爾吸光系數(shù)降低。此最大吸收波長藍(lán)移，摩爾吸光系數(shù)降低。12立體結(jié)構(gòu)和互變結(jié)構(gòu)的影響立體結(jié)構(gòu)和互變結(jié)構(gòu)的影響CCHHCCHH順反異構(gòu)順反異構(gòu)： 順式：順式：max=280nm； max=10500反式：反式：max=295.5 nm；max=29000互變異構(gòu)互變異構(gòu)： 酮式：酮式：max=204 nm 烯醇式：烯醇式：max=243 nm H3CCH2CCOEtOOH3CCHCCOEtOHO

9、13n 溶劑的影響溶劑的影響COCO非極性 極性 n p p p p n n p n pn p*躍遷：藍(lán)移；藍(lán)移； ll ；ee p p*躍遷：紅移； ll；ee lmax(正己烷)lmax(氯仿)lmax(甲醇)lmax(水)pp230238237243np32931530930514溶劑的影響1：乙醚2：水12250300苯酰丙酮 非極性 極性n p*躍遷：蘭移；蘭移； ll ；ee p p*躍遷：紅移； ll；ee極性溶劑使精細(xì)結(jié)構(gòu)消失極性溶劑使精細(xì)結(jié)構(gòu)消失15練習(xí)練習(xí)n某化合物max （正己烷溶劑）329nm，max （水）305nm，請問該吸收躍遷是哪一類躍遷？產(chǎn)生什么吸收帶？并解釋

10、原因。（2001） 非極性 極性 n p*躍遷：藍(lán)移，藍(lán)移，R帶帶16朗伯朗伯比耳定律數(shù)學(xué)表達(dá)式比耳定律數(shù)學(xué)表達(dá)式 A lg T ElC式中式中A：吸光度；描述溶液對光的吸收程度；吸光度；描述溶液對光的吸收程度； l：液層厚度液層厚度(光程長度光程長度) C：溶液的摩爾濃度溶液的摩爾濃度 E：吸光系數(shù)吸光系數(shù) 17吸光系數(shù)兩種表示法：吸光系數(shù)兩種表示法： 1）摩爾吸光系數(shù)摩爾吸光系數(shù)： 在一定下，C=1mol/L，L=1cm時的吸光度 2）百分含量吸光系數(shù)百分含量吸光系數(shù) / 比吸光系數(shù)比吸光系數(shù)： 在一定下，C=1g/100ml，L=1cm時的吸光度 3）兩者關(guān)系%1110cmEMe18偏離

11、朗伯偏離朗伯比耳定律的原因比耳定律的原因 標(biāo)準(zhǔn)曲線法測定未知溶液的濃度時，發(fā)現(xiàn)：標(biāo)準(zhǔn)曲線標(biāo)準(zhǔn)曲線法測定未知溶液的濃度時，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），這種現(xiàn)象稱為對常發(fā)生彎曲（尤其當(dāng)溶液濃度較高時），這種現(xiàn)象稱為對朗伯朗伯比耳定律的偏離。比耳定律的偏離。 引起這種偏離的因素（兩大類）：引起這種偏離的因素（兩大類）： （1 1）光學(xué)因素（物理因素），即儀器的非理想引起的；）光學(xué)因素（物理因素），即儀器的非理想引起的； （2 2）化學(xué)因素。）化學(xué)因素。19（1）光學(xué)因素光學(xué)因素 難以獲得真正的純單色光難以獲得真正的純單色光。 朗朗比耳定律的前提條件之一是入射光為單色光。比耳定律

12、的前提條件之一是入射光為單色光。 分光光度計只能獲得近乎單色的狹窄光帶。復(fù)合光可導(dǎo)分光光度計只能獲得近乎單色的狹窄光帶。復(fù)合光可導(dǎo)致對朗伯致對朗伯比耳定律的正或負(fù)偏離。比耳定律的正或負(fù)偏離。 非單色光、雜散光、非平行入射光都非單色光、雜散光、非平行入射光都會引起對朗伯會引起對朗伯比耳定律的偏離，最主要比耳定律的偏離，最主要的是非單色光作為入射光引起的偏離的是非單色光作為入射光引起的偏離。 為克服非單色光引起的偏離，首先應(yīng)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)將入射波選擇比較好的單色器。此外還應(yīng)將入射波長選定在待測物質(zhì)的最大吸收波長且吸收長選定在待測物質(zhì)的最大吸收波長且吸收

13、曲線較平坦處。曲線較平坦處。 20（2） 化學(xué)性因素化學(xué)性因素 朗朗比耳定律的假定：所有的吸光質(zhì)點之間不發(fā)生相互比耳定律的假定：所有的吸光質(zhì)點之間不發(fā)生相互作用；假定只有在稀溶液作用；假定只有在稀溶液(c10 2 mol/L 時，吸光質(zhì)點間可能發(fā)生締合等相時，吸光質(zhì)點間可能發(fā)生締合等相互作用，直接影響了對光的吸收?；プ饔?，直接影響了對光的吸收。 故：朗伯故：朗伯比耳定律只適用于稀溶液。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。使吸光質(zhì)點的濃度發(fā)生變化，影響吸光度。學(xué)平衡時。使吸光質(zhì)點的濃度發(fā)生變化，影

14、響吸光度。 例：例： 鉻酸鹽或重鉻酸鹽溶液中存在下列平衡：鉻酸鹽或重鉻酸鹽溶液中存在下列平衡： CrO42- 2H = Cr2O72- H2O 溶液中溶液中CrO42-、 Cr2O72-的顏色不同，吸光性質(zhì)也不相同的顏色不同，吸光性質(zhì)也不相同。故此時溶液。故此時溶液pH 對測定有重要影響。對測定有重要影響。21 練習(xí)n有a、b兩種吸光物質(zhì)，濃度分別為Ca，Cb，若均符合Beer定律，在某波長處測得吸光度為Aa，Ab,若將a,b 兩種物質(zhì)的溶液等體積混合，混合溶液仍符合Beer定律，此時測得的吸光度為_（1994）A Aab= Aa+ Ab B Aab= (Ea+ Eb)L Ca-bC Aab=

15、( Aa+ Ab)/222 1光源光源：2單色器單色器：包括狹縫、準(zhǔn)直鏡、色散元件包括狹縫、準(zhǔn)直鏡、色散元件 棱鏡棱鏡對不同波長的光折射率不同對不同波長的光折射率不同色散元件色散元件 分出光波長不等距分出光波長不等距 光柵光柵衍射和干涉衍射和干涉 分出光波長等距分出光波長等距鎢燈或鹵鎢燈鎢燈或鹵鎢燈可見光源可見光源 3501000nm氫燈或氘燈氫燈或氘燈紫外光源紫外光源 200360nm23續(xù)前3吸收池吸收池： 玻璃玻璃能吸收能吸收UV光，僅適用于可見光區(qū)光，僅適用于可見光區(qū) 石英石英不能吸收紫外光，適用于紫外和可見光區(qū)不能吸收紫外光，適用于紫外和可見光區(qū) 要求：匹配性（對光的吸收和反射應(yīng)一致

16、）要求：匹配性（對光的吸收和反射應(yīng)一致）4檢測器檢測器：將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕难b置將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕难b置5記錄裝置記錄裝置：訊號處理和顯示系統(tǒng)：訊號處理和顯示系統(tǒng)光電池光電池光電管光電管光電倍增管光電倍增管二極管陣列檢測器二極管陣列檢測器24定性分析n定性鑒別1對比吸收光譜的一致性2對比吸收光譜的特征值3對比吸光度或吸光系數(shù)的比值n純度檢查和雜質(zhì)限量測定25（一）單組分的定量方法lECA定量依據(jù)：定量依據(jù)：26（二）多組分的定量方法（二）多組分的定量方法 1 解線性方程組法 2 等吸收雙波長消去法 3 系數(shù)倍率法27n步驟：步驟： 消除消除a的影響測的影響測bbabababaAAAAAA2

17、22111babbaabababaAAAAAAAAA-)()(212121aaAAa2121ll和的等吸收點選bbbbbbbbaCECEEAAA-)(2121bbabbbabEAEEAC-2128練習(xí)解：9 .927%11cmEmLgmLgCi/10900. 4100/10900. 419 .927463. 064-mLgC/10000. 55052001000.1063-樣%0 .98%10010000. 510900. 4%100%66-樣咖啡酸CCi5052001稀釋因子注：29練習(xí)解：%11cmE12000 .100120001010%11eMEcmmLgmLglETlEACi/10165. 3100/10166. 311200417. 0lglg64-mLgC/10000. 410022500500. 06-樣%15.79%10010000. 410165. 3%100%66-樣樣品CCi30練習(xí)n某樣品含鐵約0.10，用鄰二氮菲法測定。已知最大吸收波長510nm處摩爾吸收系數(shù)為1.1104。若配制100ml溶液，取其110顯色后稀釋至50ml，用2cm比色皿，測定其吸光度。為使測得的濃度相對誤差最小，應(yīng)精密