紫外吸收光譜基本原理

1、17:06:01第三章第三章第三章第三章第三章第三章 紫外紫外紫外紫外紫外紫外- - - - - -可見吸收光譜法可見吸收光譜法可見吸收光譜法可見吸收光譜法可見吸收光譜法可見吸收光譜法v概概 述述v紫外紫外 可見吸收光譜可見吸收光譜v紫外吸收光譜與分子結構的關系紫外吸收光譜與分子結構的關系v紫外分光光度計紫外分光光度計v紫外吸收光譜的應用紫外吸收光譜的應用17:06:02第一節(jié)第一節(jié)第一節(jié)第一節(jié)第一節(jié)第一節(jié) 概述概述概述概述概述概述v研究物質(zhì)在紫外、可見光區(qū)的研究物質(zhì)在紫外、可見光區(qū)的分子吸收光譜分子吸收光譜的的分析方法稱為紫外分析方法稱為紫外- -可見分光光度法。可見分光光度法。v紫外紫外-

2、 -可見分光光度法是利用某些物質(zhì)的分子可見分光光度法是利用某些物質(zhì)的分子吸收吸收200 200 800 nm 800 nm光譜區(qū)的輻射來進行分析測光譜區(qū)的輻射來進行分析測定的方法。定的方法。v這種這種分子吸收光譜產(chǎn)生于價電子和分子軌道上分子吸收光譜產(chǎn)生于價電子和分子軌道上的電子的電子在電子能級間的躍遷，廣泛用于無機和在電子能級間的躍遷，廣泛用于無機和有機物質(zhì)的定性和定量測定。有機物質(zhì)的定性和定量測定。17:06:03紫外光譜法的特點紫外光譜法的特點紫外光譜法的特點（1）紫外吸收光譜所對應的電磁波長較短，能）紫外吸收光譜所對應的電磁波長較短，能量大，它反映了分子中價電子能級躍遷情況。量大，它反映

3、了分子中價電子能級躍遷情況。主要應用于共軛體系（共軛烯烴和不飽和羰主要應用于共軛體系（共軛烯烴和不飽和羰基化合物）及芳香族化合物的分析。基化合物）及芳香族化合物的分析。（2）由于電子能級改變的同時，往往伴隨有振）由于電子能級改變的同時，往往伴隨有振動能級的躍遷，所以電子光譜圖比較簡單，動能級的躍遷，所以電子光譜圖比較簡單，但峰形較寬。一般來說，利用紫外吸收光譜但峰形較寬。一般來說，利用紫外吸收光譜進行定性分析信號較少。進行定性分析信號較少。（3）紫外吸收光譜常用于共軛體系的定量分析，）紫外吸收光譜常用于共軛體系的定量分析，靈敏度高，檢出限低。靈敏度高，檢出限低。17:06:03吸收曲線吸收曲線

4、吸收曲線 將不同波長的光透過某一固定濃度和將不同波長的光透過某一固定濃度和厚度的待測溶液，測量每一波長下待測溶厚度的待測溶液，測量每一波長下待測溶液對光的吸收程度（即吸光度），然后液對光的吸收程度（即吸光度），然后以以波長為橫坐標，以吸光度為縱坐標波長為橫坐標，以吸光度為縱坐標作圖，作圖，可得一曲線。這曲線描述了可得一曲線。這曲線描述了物質(zhì)對不同波物質(zhì)對不同波長的吸收能力，稱長的吸收能力，稱吸收曲線或吸收光譜。吸收曲線或吸收光譜。L不同波長的光不同波長的光第二節(jié)第二節(jié) 紫外紫外可見吸收光譜可見吸收光譜17:06:04圖圖圖3-1 3-1 3-1 紫外可見吸收光譜示意圖紫外可見吸收光譜示意圖紫外

5、可見吸收光譜示意圖末端吸收末端吸收最強峰最強峰肩肩峰峰峰谷峰谷次強峰次強峰 max min A17:06:046 max min A 2. 對于同一待測溶液，濃度愈大，吸光度也愈大；對于同一待測溶液，濃度愈大，吸光度也愈大； 3. 對于同一物質(zhì)，不論濃度大小如何，對于同一物質(zhì)，不論濃度大小如何，最大吸收峰所對應的最大吸收峰所對應的波長波長( (最大吸收波長最大吸收波長 maxmax) ) 不變。并且曲線的形狀也完不變。并且曲線的形狀也完全相同。全相同。17:06:051. 吸收峰的形狀及所在位置吸收峰的形狀及所在位置 定性、定結構的依據(jù)定性、定結構的依據(jù)2. 吸收峰的強度吸收峰的強度定量的依據(jù)

6、定量的依據(jù) A = lgI0 / I= cL ：摩爾吸收系數(shù)摩爾吸收系數(shù) 單位：單位：L . cm -1 . mol-1 單色光單色光I0IL17:06:05 在在數(shù)值上等于數(shù)值上等于1mol/L的吸光物質(zhì)在的吸光物質(zhì)在1cm光程中的光程中的吸光度，吸光度， = A/cL，與入射光波長、溶液的性質(zhì)與入射光波長、溶液的性質(zhì)及溫度有關。及溫度有關。（1） 吸光物質(zhì)在特定波長和溶劑中的一個特吸光物質(zhì)在特定波長和溶劑中的一個特 征常數(shù)征常數(shù) ，定性的主要依據(jù)。，定性的主要依據(jù)。（2） 值愈大，方法的靈敏度愈高。值愈大，方法的靈敏度愈高。的物理意義及計算的物理意義及計算17:06:06 在紫外和可見光區(qū)

7、范圍內(nèi)，有機化合在紫外和可見光區(qū)范圍內(nèi)，有機化合物的吸收帶主要由物的吸收帶主要由-* *、-* *、n-n-* * 、n-n-* *及電荷遷移躍遷及電荷遷移躍遷產(chǎn)生。無機化合物的產(chǎn)生。無機化合物的吸收帶主要由電荷遷移和配位場躍遷產(chǎn)生。吸收帶主要由電荷遷移和配位場躍遷產(chǎn)生。各種躍遷情況如圖所示：各種躍遷情況如圖所示： 17:06:06圖圖3.1 3.1 電子躍遷圖電子躍遷圖17:06:06 其中其中* * 躍遷所需能量躍遷所需能量最大最大，nn* *及配位場躍遷所需能量及配位場躍遷所需能量最小最小，因此，它，因此，它們的吸收帶分別落在遠紫外和可見光區(qū)。們的吸收帶分別落在遠紫外和可見光區(qū)。 從圖中

8、縱坐標可知從圖中縱坐標可知* *及電荷遷移躍及電荷遷移躍遷產(chǎn)生的譜帶強度最大，遷產(chǎn)生的譜帶強度最大，nn* *、nn* *躍遷產(chǎn)生的譜帶強度次之，配位躍遷的躍遷產(chǎn)生的譜帶強度次之，配位躍遷的譜帶強度最小。譜帶強度最小。17:06:07反鍵反鍵 *軌道軌道N非鍵軌道非鍵軌道成鍵成鍵軌道軌道E反鍵反鍵 *軌道軌道*n成鍵成鍵 軌道軌道n *n * * *圖圖3.2 3.2 分子的電子能級和躍遷分子的電子能級和躍遷一、有機化合物的紫外一、有機化合物的紫外可見吸收光譜可見吸收光譜（一）電子躍遷類型（一）電子躍遷類型17:06:07分子軌道理論分子軌道理論：成鍵軌道成鍵軌道反鍵軌道。反鍵軌道。當外層電子

9、吸收紫外或可見輻射后，就從基態(tài)向當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)激發(fā)態(tài)(反鍵軌道反鍵軌道)躍遷。躍遷。主要有四種躍遷，所需能量主要有四種躍遷，所需能量大小順序為：大小順序為：n n n n * *RKE,Bn E17:06:0817:06:0817:06:0917:06:094. 4. 4. 4. 4. 4. n n n躍遷躍遷躍遷躍遷躍遷躍遷 含有雜原子的雙鍵化合物中雜原子的含有雜原子的雙鍵化合物中雜原子的n電子電子躍遷到躍遷到*軌道。軌道。 所需所需能量小能量小，maxmax很小很小，一般在小于，一般在小于10100 0 L Lmolmol-1-1cmcm-1-1以上，屬于

10、以上，屬于弱吸收弱吸收。 例如：丙酮例如：丙酮 n* *躍遷的躍遷的maxmax為為280nm280nm， maxmax為為: : 10103030 L Lmolmol-1-1cmcm-1-1。17:06:10 一些基本概念一些基本概念一些基本概念一些基本概念一些基本概念一些基本概念（1）發(fā)色團 分子中能吸收紫外光或可見光的結構系統(tǒng)叫做發(fā)色團或色基。象C=C、C=O、CC等都是發(fā)色團。發(fā)色團的結構不同，電子躍遷類型也不同。（2）助色團 有些原子或基團，本身不能吸收波長大于200nm的光波，但它與一定的發(fā)色團相連時，則可使發(fā)色團所產(chǎn)生的吸收峰向長波長方向移動。并使吸收強度增加，這樣的原子或基團叫

11、做助色團。 17:06:10 （3）長移和短移 某些有機化合物因反應引入含有未共享電子對的基團使吸收峰向長波長移動的現(xiàn)象稱為長移或紅移（red shift），這些基團稱為向紅基團；相反，使吸收峰向短波長移動的現(xiàn)象稱為短移或藍移（blue shift），引起藍移效應的基團稱為向藍基團。另外，使吸收強度增加的現(xiàn)象稱為濃色效應或增色效應（hyperchromic effect）；使吸收強度降低的現(xiàn)象稱為淡色效應（hypochromic effect）。 17:06:11紅移、藍移、增色效應和減色效應紅移、藍移、增色效應和減色效應紅移、藍移、增色效應和減色效應紅移、藍移、增色效應和減色效應紅移、藍移、

12、增色效應和減色效應紅移、藍移、增色效應和減色效應 引入取代基或改變?nèi)軇┦挂肴〈蚋淖內(nèi)軇┦棺畲笪詹ㄩL最大吸收波長maxmax和吸收強和吸收強度發(fā)生變化度發(fā)生變化: : maxmax向長波方向移動稱向長波方向移動稱為為紅移紅移，向短波方向移動稱，向短波方向移動稱為為藍移藍移。 吸收強度（即吸收強度（即）增大）增大稱稱為為增色效應增色效應，減小稱為減小稱為減色減色效應效應。17:06:1117:06:1217:06:1217:06:1217:06:1317:06:1317:06:14溶劑極性的影響溶劑極性的影響溶劑極性的影響溶劑極性的影響溶劑極性的影響溶劑極性的影響CCCC n p 非極性

13、極性 n pCOCO非極性 極性 n n n p n pn *躍遷：蘭移；蘭移； ； *躍遷：紅移； ；17:06:142.對光譜精細結構和吸收強度的影響對光譜精細結構和吸收強度的影響 隨著溶劑極性的增大，分子振動受到限制，精隨著溶劑極性的增大，分子振動受到限制，精細結構就會逐漸消失，合并為一條寬而低的吸收帶。細結構就會逐漸消失，合并為一條寬而低的吸收帶。 極性溶劑使精細結構消失極性溶劑使精細結構消失17:06:15正確選擇溶劑正確選擇溶劑正確選擇溶劑正確選擇溶劑正確選擇溶劑正確選擇溶劑 在選擇測定吸收光譜曲線的溶劑時，應注在選擇測定吸收光譜曲線的溶劑時，應注意如下幾點：意如下幾點：（1 1）

14、盡量選用低極性溶劑；）盡量選用低極性溶劑；（2 2）能很好地溶解被測物，并且形成的溶）能很好地溶解被測物，并且形成的溶液具有良好的化學和光化學穩(wěn)定性；液具有良好的化學和光化學穩(wěn)定性； （3 3）溶劑在樣品的吸收光譜區(qū)無明顯吸收。）溶劑在樣品的吸收光譜區(qū)無明顯吸收。下表列出紫外、可見吸收光譜中常用的溶下表列出紫外、可見吸收光譜中常用的溶劑，以供選擇時參考。劑，以供選擇時參考。17:06:15表表3.5 3.5 常用紫外常用紫外可見測定的溶劑可見測定的溶劑 375二二硫化碳硫化碳 200環(huán)環(huán)己烷己烷 330丙酮丙酮 200己烷己烷 303吡啶吡啶 235二氯二氯甲烷甲烷 285甲苯甲苯17:06:

15、1617:06:16 不少過渡金屬離子與含生色團的試劑反應所生成不少過渡金屬離子與含生色團的試劑反應所生成的配合物以及許多水合無機離子，均可產(chǎn)生電荷遷移的配合物以及許多水合無機離子，均可產(chǎn)生電荷遷移躍遷。躍遷。 此外，一些具有此外，一些具有d d1010電子結構的過渡元素形成的鹵電子結構的過渡元素形成的鹵化物及硫化物，如化物及硫化物，如AgBrAgBr、HgSHgS等，也是由于這類躍遷等，也是由于這類躍遷而產(chǎn)生顏色。而產(chǎn)生顏色。 電荷遷移吸收光譜出現(xiàn)的波長位置，取決于電子電荷遷移吸收光譜出現(xiàn)的波長位置，取決于電子給予體和電子接受體相應電子軌道的能量差。給予體和電子接受體相應電子軌道的能量差。

16、例如例如:SCN:SCN- -電子親和力比電子親和力比ClCl- -小小,Fe,Fe3+3+- SCN- SCN- -絡合物絡合物的最大吸收波長大于的最大吸收波長大于FeFe3+3+- - ClCl- -絡合物絡合物, ,前者在可見光前者在可見光區(qū)區(qū), ,后者在紫外區(qū)。后者在紫外區(qū)。17:06:16（二）配位場躍遷（二）配位場躍遷 配位場躍遷包括配位場躍遷包括dddd 躍遷和躍遷和ffff 躍遷。元素周躍遷。元素周期表中第四、五周期的過渡金屬元素分別含有期表中第四、五周期的過渡金屬元素分別含有3d3d和和4d4d軌道，鑭系和錒系元素分別含有軌道，鑭系和錒系元素分別含有4f4f和和5f5f軌道。

17、在軌道。在配體的存在下，過渡元素五個能量相等的配體的存在下，過渡元素五個能量相等的d d軌道和鑭軌道和鑭系元素七個能量相等的系元素七個能量相等的f f軌道分別分裂成幾組能量不軌道分別分裂成幾組能量不等的等的d d軌道和軌道和f f軌道。當它們的離子吸收光能后，低軌道。當它們的離子吸收光能后，低能態(tài)的能態(tài)的d d電子或電子或f f電子可以分別躍遷至高能態(tài)的電子可以分別躍遷至高能態(tài)的d d或或f f軌道，這兩類躍遷分別稱為軌道，這兩類躍遷分別稱為dddd 躍遷和躍遷和ffff 躍遷。躍遷。由于這兩類躍遷必須在配體的配位場作用下才可能由于這兩類躍遷必須在配體的配位場作用下才可能發(fā)生，因此又稱為配位場

18、躍遷。發(fā)生，因此又稱為配位場躍遷。17:06:17 配位體的配位場越強，配位體的配位場越強，d軌道分裂能就越大軌道分裂能就越大,吸收吸收峰波長就越短。峰波長就越短。例如，例如，H2O的配位場強度小于的配位場強度小于NH3的配位場強度，所以的配位場強度，所以Cu2+的水合離子呈淺藍色的水合離子呈淺藍色,吸收吸收峰峰794nm處，而它的氨合離子呈深藍色，吸收峰在處，而它的氨合離子呈深藍色，吸收峰在663nm處。處。 一些常見配位體配位場強弱順序為：一些常見配位體配位場強弱順序為：IBrClOH2422SCN 吡啶吡啶NH3 乙二胺聯(lián)吡啶鄰二氮菲乙二胺聯(lián)吡啶鄰二氮菲NO2 CN17:06:17(三三

19、)金屬離子影響下的配位體金屬離子影響下的配位體 * 躍遷躍遷 吸收光度法所使用的顯色劑絕大多數(shù)都含有生吸收光度法所使用的顯色劑絕大多數(shù)都含有生色團及助色團色團及助色團, ,其本身為有色化合物。當與金屬離子其本身為有色化合物。當與金屬離子配位時，作為配位體的顯色劑，其共軛結構發(fā)生了配位時，作為配位體的顯色劑，其共軛結構發(fā)生了變化，導致其吸收光譜變化，導致其吸收光譜藍移或紅移藍移或紅移。17:06:18三、吸收帶三、吸收帶三、吸收帶三、吸收帶三、吸收帶三、吸收帶 是指吸收峰在紫外是指吸收峰在紫外-可見光譜中的譜帶位置?？煽梢姽庾V中的譜帶位置。可分為分為4種類型：種類型： 1. R 吸收帶吸收帶 n

20、躍遷產(chǎn)生躍遷產(chǎn)生 具有雜原子和雙鍵的共軛基團。具有雜原子和雙鍵的共軛基團。一般小于一般小于100 ，屬于屬于弱吸收弱吸收。 2. K 吸收帶吸收帶 躍遷產(chǎn)生躍遷產(chǎn)生 是共軛分子的特征吸收帶，由此可判斷化合物中是共軛分子的特征吸收帶，由此可判斷化合物中的共軛結構。的共軛結構。一般在一般在104 以上，屬于以上，屬于強吸收強吸收。 17:06:18 3. B 吸收帶吸收帶 躍遷產(chǎn)生躍遷產(chǎn)生 由苯環(huán)（由苯環(huán)（雜環(huán)雜環(huán)）產(chǎn)生的吸收帶，在）產(chǎn)生的吸收帶，在230270nm呈現(xiàn)一寬峰，且具有精細結構（在極呈現(xiàn)一寬峰，且具有精細結構（在極性溶劑中測定，或苯環(huán)上有取代基時消失）。性溶劑中測定，或苯環(huán)上有取代基

21、時消失）。 200200，弱吸收弱吸收。17:06:19 4. E 吸收帶吸收帶 躍遷產(chǎn)生躍遷產(chǎn)生 苯環(huán)內(nèi)三個乙烯基共軛發(fā)生的苯環(huán)內(nèi)三個乙烯基共軛發(fā)生的躍遷產(chǎn)生。躍遷產(chǎn)生。 可分為可分為E1和和E2二個吸收帶。二個吸收帶。 E1帶吸收峰約在帶吸收峰約在180nm，觀察不到。，觀察不到。 E2帶吸收峰約在帶吸收峰約在200nm， 7000，強吸收，強吸收。 當苯環(huán)上有生色團取代時，當苯環(huán)上有生色團取代時， E2帶常與帶常與K帶合并，帶合并，吸收峰紅移。吸收峰紅移。17:06:19例如，苯乙酮例如，苯乙酮例如，苯乙酮例如，苯乙酮例如，苯乙酮例如，苯乙酮羰基雙鍵與苯環(huán)共扼，羰基雙鍵與苯環(huán)共扼，E2帶

22、與帶與K 帶合并，紅移；帶合并，紅移；取代基使取代基使B 帶簡化；帶簡化；氧上孤對電子：氧上孤對電子：R 帶，弱帶，弱CC H3On ; R帶 ; K帶17:06:20四、各類有機化合物的紫外吸收光譜四、各類有機化合物的紫外吸收光譜（一）飽和烴及其取代衍生物（一）飽和烴及其取代衍生物 只含有只含有CH和和CC單鍵，只含有單鍵，只含有電子，電子，躍遷類型躍遷類型* ，吸收在遠紫外區(qū)，觀測，吸收在遠紫外區(qū)，觀測不到。不到。 己烷、環(huán)己烷、庚烷、異辛烷、甲醇、己烷、環(huán)己烷、庚烷、異辛烷、甲醇、乙醇等在乙醇等在200400 nm范圍無吸收，常用作范圍無吸收，常用作溶劑。溶劑。 17:06:20 （1

23、1）簡單的碳）簡單的碳- -碳雙鍵碳雙鍵 可產(chǎn)生可產(chǎn)生*，* * 躍遷躍遷 乙烯乙烯* *躍遷的躍遷的maxmax為為16165 nm5 nm， maxmax為為: 1: 110104 4 L Lmolmol-1-1cmcm1 1。( (看不到看不到) )ccHHHH取代基 -SR -NR2 -OR -Cl CH3 紅移距離 45(nm) 40(nm) 30(nm) 5(nm) 5(nm) 助色基團取代，使助色基團取代，使K 帶發(fā)生紅移。帶發(fā)生紅移。（二）（二） 不飽和烴及共軛烯烴不飽和烴及共軛烯烴 K帶帶：共軛非封閉體系的共軛非封閉體系的 躍遷躍遷17:06:20165nm 217nm (H

24、OMO LVMO) max 無環(huán)、非稠環(huán)二烯母體：無環(huán)、非稠環(huán)二烯母體： max=217 nm（2）共軛烯烴中的）共軛烯烴中的 *17:06:21異環(huán)（稠環(huán)）二烯母體：異環(huán)（稠環(huán)）二烯母體： max=214 nm同環(huán)（非稠環(huán)或稠環(huán)）二烯母體：同環(huán)（非稠環(huán)或稠環(huán)）二烯母體： max=253 nm (1)每增加一個共軛雙鍵每增加一個共軛雙鍵 +30 (2)環(huán)外雙鍵環(huán)外雙鍵 +5 (3)雙鍵上取代基：雙鍵上取代基：?；；?OCOR） 0 鹵素（鹵素（-Cl，-Br） +5烷基（烷基（-R） +5 烷氧基（烷氧基（-OR） +6 17:06:21（三三三三三三）醛和酮（羰基化合物）醛和酮（羰基化

25、合物）醛和酮（羰基化合物）醛和酮（羰基化合物）醛和酮（羰基化合物）醛和酮（羰基化合物）OCRY Y = H,R，三種躍遷：，三種躍遷： n * 270 300nm， R 帶帶 1020 n * 180 190nm * 150 160nm ，K 帶帶 R 帶是醛、酮的特征吸收帶。帶是醛、酮的特征吸收帶。K 帶紅移，帶紅移，R 帶籃移；帶籃移；R 帶帶 max = 205 nm ； 10100 Y = -NH2, -OH, -OR 等助色基團等助色基團17:06:22 n 165nm Oc n cOcc 不飽和醛酮不飽和醛酮羰基雙鍵與乙烯基雙鍵共軛羰基雙鍵與乙烯基雙鍵共軛 C|CCO羰基雙鍵羰基雙

26、鍵 R 帶帶(n *)紅移：紅移：290310nm 102, 弱弱吸收。吸收。由于共軛效應，使乙烯基由于共軛效應，使乙烯基 * 躍遷（躍遷（165nm）紅移成為）紅移成為K 帶。帶。 K帶：帶：165250nm10104 4, ,強強吸收。吸收。 利用這一特征識別利用這一特征識別 不飽和醛酮，不飽和醛酮，17:06:22（四四四四四四）芳香族化合物芳香族化合物芳香族化合物芳香族化合物芳香族化合物芳香族化合物 (1) 苯：苯：三個共軛雙鍵的三個共軛雙鍵的 *躍遷特征吸收帶：躍遷特征吸收帶：E1帶帶180 184nm； =47000在遠紫外區(qū)，意義不大；在遠紫外區(qū)，意義不大；E2帶帶200 204

27、 nm， =7900可觀測，中強帶；可觀測，中強帶；B帶帶230-270 nm， =204， *與與苯環(huán)振動引起，苯環(huán)振動引起，有精細結構。有精細結構。17:06:23 (2) 取代苯取代苯： 取代基影響苯原有的取代基影響苯原有的三個吸收帶，使三個吸收帶，使B帶簡帶簡單化，紅移，強度增加。單化，紅移，強度增加。 max（nm） max苯苯254200甲苯甲苯261300間二甲苯間二甲苯2633001，3，5-三甲苯三甲苯266305六甲苯六甲苯27230017:06:23 (3) 稠環(huán)芳香族化合物稠環(huán)芳香族化合物： 最大特征：共軛體系增加，使吸收最大特征：共軛體系增加，使吸收波長波長紅移紅移，

28、強度增加強度增加。17:06:24第三節(jié)第三節(jié)第三節(jié)第三節(jié)第三節(jié)第三節(jié) 紫外紫外紫外紫外紫外紫外- - - - - -可見分光光度計可見分光光度計可見分光光度計可見分光光度計可見分光光度計可見分光光度計UV-2501PC 紫外可見分光光度計紫外可見分光光度計17:06:24一、基本部件一、基本部件一、基本部件光源單色器樣品室檢測器顯示17:06:24 1. 1. 光源光源 在整個紫外光區(qū)或可見光譜區(qū)可以發(fā)射連續(xù)光在整個紫外光區(qū)或可見光譜區(qū)可以發(fā)射連續(xù)光譜，具有足夠的輻射強度、較好的穩(wěn)定性、較長的譜，具有足夠的輻射強度、較好的穩(wěn)定性、較長的使用壽命。使用壽命。 可見光區(qū)：可見光區(qū)：鎢燈鎢燈作為光

29、源，其輻射波長范圍在作為光源，其輻射波長范圍在32032025002500 nmnm。 紫外區(qū)：紫外區(qū)：氫、氘燈氫、氘燈，發(fā)射，發(fā)射185185400400nmnm的連續(xù)光譜。的連續(xù)光譜。17:06:25 2. 2. 2. 2. 2. 2.單色器單色器單色器單色器單色器單色器 單色器是能從光源輻射的復合光中分出單色光的光學單色器是能從光源輻射的復合光中分出單色光的光學裝置，其主要功能：產(chǎn)生光譜純度高的波長且波長在紫外裝置，其主要功能：產(chǎn)生光譜純度高的波長且波長在紫外可見區(qū)域內(nèi)任意可調(diào)?？梢妳^(qū)域內(nèi)任意可調(diào)。單色器主要組成部件單色器主要組成部件 入射狹縫：光源的光由此進入單色器；入射狹縫：光源的光

30、由此進入單色器； 準光裝置：透鏡或返射鏡使入射光成為平行光束；準光裝置：透鏡或返射鏡使入射光成為平行光束； 色散元件：將復合光分解成單色光；一般用光柵；色散元件：將復合光分解成單色光；一般用光柵； 聚焦裝置：透鏡或凹面反射鏡，將分光后所得單色光聚焦裝置：透鏡或凹面反射鏡，將分光后所得單色光聚焦至出射狹縫；聚焦至出射狹縫； 出射狹縫出射狹縫。17:06:25v單色器的核心部分是色散元件，起分光的作用。單色器的核心部分是色散元件，起分光的作用。單色器的性能直接影響入射光的單色性，從而也單色器的性能直接影響入射光的單色性，從而也影響到測定的靈敏度、選擇性及標準曲線的線性影響到測定的靈敏度、選擇性及標

31、準曲線的線性關系等。能起分光作用的色散元件主要是棱鏡和關系等。能起分光作用的色散元件主要是棱鏡和光柵。光柵。v棱鏡有玻璃和石英兩種材料。它們的棱鏡有玻璃和石英兩種材料。它們的色散原理是色散原理是依據(jù)不同的波長光通過棱鏡時有不同的折射率而依據(jù)不同的波長光通過棱鏡時有不同的折射率而將不同波長的光分開。將不同波長的光分開。由于玻璃可吸收紫外光，由于玻璃可吸收紫外光，所以玻璃棱鏡只能用于所以玻璃棱鏡只能用于3503503200 nm3200 nm的波長范圍，的波長范圍，即只能用于可見光域內(nèi)。石英棱鏡可使用的波長即只能用于可見光域內(nèi)。石英棱鏡可使用的波長范圍較寬，可從范圍較寬，可從1851854000n

32、m4000nm，即可用于紫外、可，即可用于紫外、可見和近紅外三個光域。見和近紅外三個光域。17:06:26v光柵是利用光的衍射與干涉作用制成的，它可光柵是利用光的衍射與干涉作用制成的，它可用于紫外、可見及紅外光域，而且在整個波長區(qū)用于紫外、可見及紅外光域，而且在整個波長區(qū)具有良好的、幾乎均勻一致的分辨能力。具有良好的、幾乎均勻一致的分辨能力。它具有它具有色散波長范圍寬、分辨本領高、成本低、便于保色散波長范圍寬、分辨本領高、成本低、便于保存和易于制備等優(yōu)點。存和易于制備等優(yōu)點。缺點是各級光譜會重疊而缺點是各級光譜會重疊而產(chǎn)生干擾。產(chǎn)生干擾。v入射、出射狹縫，透鏡及準光鏡等光學元件中入射、出射狹縫

33、，透鏡及準光鏡等光學元件中狹縫在決定單色器性能上起重要作用。狹縫的大狹縫在決定單色器性能上起重要作用。狹縫的大小直接影響單色光純度，但過小的狹縫又會減弱小直接影響單色光純度，但過小的狹縫又會減弱光強。光強。17:06:263.3.3.3.3.3.樣品室樣品室樣品室樣品室樣品室樣品室 樣品室放置各種類型的吸收池樣品室放置各種類型的吸收池（比色皿）和相應的池架附件。（比色皿）和相應的池架附件。 在紫外區(qū)須采用在紫外區(qū)須采用石英池石英池，可見可見區(qū)一般用玻璃池。區(qū)一般用玻璃池。4.4.檢測器檢測器 利用光電效應將透過吸收池的利用光電效應將透過吸收池的光信號變成可測的電信號，常用的光信號變成可測的電信

34、號，常用的有光電池、光電管或光電倍增管。有光電池、光電管或光電倍增管。5. 5. 結果顯示記錄系統(tǒng)結果顯示記錄系統(tǒng) 檢流計、數(shù)字顯示、微機進行檢流計、數(shù)字顯示、微機進行儀器自動控制和結果處理儀器自動控制和結果處理17:06:27二、分光光度計的類型二、分光光度計的類型二、分光光度計的類型二、分光光度計的類型二、分光光度計的類型二、分光光度計的類型1.1.單光束單光束 簡單，價廉，適于在給定波長處測量吸光度或簡單，價廉，適于在給定波長處測量吸光度或透光度，一般不能作全波段光譜掃描，要求光源和透光度，一般不能作全波段光譜掃描，要求光源和檢測器具有很高的穩(wěn)定性。檢測器具有很高的穩(wěn)定性。2.2.雙光束

35、雙光束 自動記錄，快速全波段掃描。可消除光源不穩(wěn)自動記錄，快速全波段掃描?？上庠床环€(wěn)定、檢測器靈敏度變化等因素的影響，特別適合定、檢測器靈敏度變化等因素的影響，特別適合于結構分析。儀器復雜，價格較高。于結構分析。儀器復雜，價格較高。17:06:27 （二）雙光束分光光度計 M1 R T M3 PM M2 M4 光源 S M0 單色器同步旋轉鏡單色器單色器參比參比樣品樣品檢測器檢測器顯示器顯示器斬光器斬光器光源光源參比樣品光源17:06:283.3.雙波長雙波長 將不同波長的兩束單色光將不同波長的兩束單色光( (1 1、2 2) ) 快速交替通過同一快速交替通過同一吸收池而后到達檢測器。產(chǎn)生

36、交流信號。無需參比池。吸收池而后到達檢測器。產(chǎn)生交流信號。無需參比池。 1 12 2 nmnm，兩波長同時掃描即可獲得導數(shù)光譜。，兩波長同時掃描即可獲得導數(shù)光譜。17:06:28單色器單色器吸收池接收器1122圖圖3.7 3.7 雙波長分光光度計原理圖雙波長分光光度計原理圖17:06:28第四節(jié)第四節(jié) 紫外吸收光譜的應用紫外吸收光譜的應用一、紫外吸收光譜法在有機定性分析中一、紫外吸收光譜法在有機定性分析中的應用的應用 紫外吸收光譜最主要的應用是在有紫外吸收光譜最主要的應用是在有機化合物的定性、定量分析方面，例如機化合物的定性、定量分析方面，例如化合物的鑒定、結構分析和純度檢查等，化合物的鑒定、

37、結構分析和純度檢查等，在藥物、天然化合物中應用較多。在藥物、天然化合物中應用較多。 17:06:29（一）化合物的鑒定（一）化合物的鑒定 有機化合物的鑒定，一般采用光譜比較法。有機化合物的鑒定，一般采用光譜比較法。 即即將未知純化合物的吸收光譜特征，如吸收峰的數(shù)將未知純化合物的吸收光譜特征，如吸收峰的數(shù)目、位置、相對強度以及吸收峰的形狀（極大、目、位置、相對強度以及吸收峰的形狀（極大、極小和拐點），與已知純化合物的吸收光譜進行極小和拐點），與已知純化合物的吸收光譜進行比較。為了便于比較，吸收光譜常以比較。為了便于比較，吸收光譜常以 lgAlgA對對作作圖，圖， 此時朗伯此時朗伯比爾定律可寫成比

38、爾定律可寫成 lgAlgA= =lgk+lg(bclgk+lg(bc) )17:06:29 公式右邊只有公式右邊只有k k隨波長變化。因此，即使?jié)舛入S波長變化。因此，即使?jié)舛萩 c和吸收池厚度和吸收池厚度b b不同，也只使吸收曲線上下移動，不同，也只使吸收曲線上下移動，并不影響形狀。若未知化合物和純已知化合物的吸并不影響形狀。若未知化合物和純已知化合物的吸收光譜非常一致，則可認為就是同一種化合物。收光譜非常一致，則可認為就是同一種化合物。 但是，由于大多數(shù)有機化合物的紫外但是，由于大多數(shù)有機化合物的紫外可見光可見光譜比較簡單，譜帶寬且缺乏精細結構，特征性不明譜比較簡單，譜帶寬且缺乏精細結構，特

39、征性不明顯，而且很多生色團的吸收峰幾乎不受分子中其它顯，而且很多生色團的吸收峰幾乎不受分子中其它非吸收基團的影響，因此，僅依靠紫外光譜數(shù)據(jù)來非吸收基團的影響，因此，僅依靠紫外光譜數(shù)據(jù)來鑒定未知化合物具有較大的局限性，必須與其他方鑒定未知化合物具有較大的局限性，必須與其他方法如紅外光譜法、核磁共振波譜法等相配合，才能法如紅外光譜法、核磁共振波譜法等相配合，才能對未知化合物進行準確的鑒定。對未知化合物進行準確的鑒定。17:06:30 紫外可見的局限性：紫外可見的局限性： （1）簡單，特征不強）簡單，特征不強 （2）有機化合物多數(shù)官能團在紫外可見）有機化合物多數(shù)官能團在紫外可見區(qū)無吸收或微弱區(qū)無吸收

40、或微弱 （3）局限于不飽和有機物）局限于不飽和有機物 （4）輔助手段）輔助手段 （5）更多地應用于定量分析）更多地應用于定量分析17:06:30（二）結構分析（二）結構分析 紫外吸收光譜雖然不能對一種化合物作出準確紫外吸收光譜雖然不能對一種化合物作出準確鑒定，但對化合物中官能團和共軛體系的推測與確鑒定，但對化合物中官能團和共軛體系的推測與確定卻是非常有效的。一般有以下規(guī)律：定卻是非常有效的。一般有以下規(guī)律：（1 1）在在220220280nm280nm范圍內(nèi)無吸收，可推斷化合物范圍內(nèi)無吸收，可推斷化合物不含苯環(huán)、共軛雙鍵、醛基、酮基、溴和碘（飽和不含苯環(huán)、共軛雙鍵、醛基、酮基、溴和碘（飽和脂肪

41、族溴化物在脂肪族溴化物在220220210 nm210 nm有吸收）。有吸收）。17:06:31（2 2）在在210210250nm250nm有強吸收，表示含有共軛雙鍵，有強吸收，表示含有共軛雙鍵，如在如在260nm260nm、300nm300nm、330nm330nm左右有高強度吸收峰，左右有高強度吸收峰，則化合物含有則化合物含有3 35 5個共軛個共軛鍵。鍵。（3 3）在在270270300nm300nm區(qū)域內(nèi)存在一個隨溶劑極性增區(qū)域內(nèi)存在一個隨溶劑極性增大而向短波方向移動的弱吸收帶，表明有羥基存在。大而向短波方向移動的弱吸收帶，表明有羥基存在。（4 4）在約在約260nm260nm處有具

42、有振動精細結構的弱吸收帶處有具有振動精細結構的弱吸收帶則說明有苯環(huán)存在。則說明有苯環(huán)存在。（5 5）如化合物有許多吸收峰，甚至延伸到可見光如化合物有許多吸收峰，甚至延伸到可見光區(qū)，則可能為多環(huán)芳烴。區(qū)，則可能為多環(huán)芳烴。17:06:31 紫外紫外可見吸收光譜也可以用來作可見吸收光譜也可以用來作同分異構體同分異構體的判別的判別。例如，下面兩種化和物：。例如，下面兩種化和物： () ()用化學方法只能測出它們各含有兩個羰基，但二者用化學方法只能測出它們各含有兩個羰基，但二者的紫外光譜卻有很大差別?；衔锏淖贤夤庾V卻有很大差別?；衔?)在在270nm處有處有最大吸收，吸收峰位置與丙酮相同而強度差不

43、多是最大吸收，吸收峰位置與丙酮相同而強度差不多是丙酮的兩倍?；衔锉膬杀??；衔?)由于兩個碳氧雙鍵共軛，吸由于兩個碳氧雙鍵共軛，吸收峰出現(xiàn)在收峰出現(xiàn)在400nm左右。左右。CH3O2CCHCH2COCH3OCH3CH2COCCH2CH317:06:32 例如，在順式肉桂酸和反式肉桂酸中，順式空例如，在順式肉桂酸和反式肉桂酸中，順式空間位阻大，苯環(huán)與側鏈雙鍵共平面性差，不易產(chǎn)生間位阻大，苯環(huán)與側鏈雙鍵共平面性差，不易產(chǎn)生共軛；反式空間位阻小，雙鍵與苯環(huán)在同一平面上，共軛；反式空間位阻小，雙鍵與苯環(huán)在同一平面上，容易產(chǎn)生共軛。因此，反式的最大吸收波長容易產(chǎn)生共軛。因此，反式的最大吸收波長ma

44、x =295 nm（max= 7000），），而順式的最大吸收波長而順式的最大吸收波長max =280 nm（max= 13500） 采用紫外光譜法，還可以測定某些化合物的互采用紫外光譜法，還可以測定某些化合物的互變異構現(xiàn)象。變異構現(xiàn)象。例如，乙酰乙酸乙酯有酮式和烯醇式例如，乙酰乙酸乙酯有酮式和烯醇式間的互變異構：間的互變異構：17:06:32二、催化動力學光度法二、催化動力學光度法 所謂動力學分析法是指通過測量反應速率來進所謂動力學分析法是指通過測量反應速率來進行定量分析的方法。催化反應速率在一定范圍內(nèi)與行定量分析的方法。催化反應速率在一定范圍內(nèi)與催化劑濃度成比例關系，因而以光度法或其它方法

45、催化劑濃度成比例關系，因而以光度法或其它方法檢測催化反應速率就可以實現(xiàn)對催化劑濃度的測定。檢測催化反應速率就可以實現(xiàn)對催化劑濃度的測定。 D + E = F + G催化劑 在催化動力學光度法分析中，既可以催化顯色在催化動力學光度法分析中，既可以催化顯色反應作指示反應，又可以催化褪色反應作指示反應，反應作指示反應，又可以催化褪色反應作指示反應，對于反應：對于反應：17:06:32（1）若產(chǎn)物）若產(chǎn)物F為有色化合物，通過檢測反應過程中為有色化合物，通過檢測反應過程中F組分的吸光度以確定反應速率，組分的吸光度以確定反應速率，催cccKdtdcEDaF催cKdtdcbFtcKcbtF催積分得到)(t

46、時刻時刻F組分的吸光度，由朗伯組分的吸光度，由朗伯比爾定律得：比爾定律得：tcKcbkAtF催)(當反應物當反應物E、D大量過量，在檢測過程中濃度變化可以忽大量過量，在檢測過程中濃度變化可以忽略的情況下略的情況下CD CE與與Ka合并為合并為Kb ，上式可簡化為，上式可簡化為17:06:33 (2)若反應物若反應物D為有色化合物，通過檢測反應過程中為有色化合物，通過檢測反應過程中D組分的吸光度以確定反應速度，組分的吸光度以確定反應速度，當當E組分大量過量時，組分大量過量時， CE 可視為常數(shù)，與可視為常數(shù)，與Kc合并為合并為 Kd則則催cccKdtdcEDCD催ccKdtdcDdDtcKccd

47、tDD催積分得到)()(ln0以以D組分在組分在0時刻的吸光度時刻的吸光度A0和和t時刻的吸光度時刻的吸光度A來表示來表示tCKAA催lg017:06:33 常用的催化動力學光度法有固定吸光度法、固常用的催化動力學光度法有固定吸光度法、固定時間法和斜率法定時間法和斜率法, ,其中固定時間法最為簡單。其中固定時間法最為簡單。 從以上公式可知：當從以上公式可知：當t t固定不變時，固定不變時，A A（顯色法）顯色法）或或lg(Alg(A0 0/A/A）（）（褪色法）與催化劑濃度成正比，因此褪色法）與催化劑濃度成正比，因此可依據(jù)此原理制作標準曲線進行分析?？梢罁?jù)此原理制作標準曲線進行分析。 催化動力

48、學光度法具有極高的測定靈敏度，檢催化動力學光度法具有極高的測定靈敏度，檢出限一般為出限一般為1010-10-101010-8-8g gmlml-1-1, ,有時可低至有時可低至1010-12-12g gmlml-1-1。但影響該法測定準確度的因素較多，操作要求嚴格，但影響該法測定準確度的因素較多，操作要求嚴格，測量精度較差。測量精度較差。17:06:34三、定量分析三、定量分析 用已知的標準樣品配制成一系列不同濃度的溶用已知的標準樣品配制成一系列不同濃度的溶液，在一定的實驗條件和合適的波長下，分別測定液，在一定的實驗條件和合適的波長下，分別測定其吸光度，然后以吸光度相對于物質(zhì)的濃度作圖，其吸光

49、度，然后以吸光度相對于物質(zhì)的濃度作圖，得一吸光度與濃度的校正曲線圖。理想的校正曲線得一吸光度與濃度的校正曲線圖。理想的校正曲線應為通過原點的直線，利用該線性關系，就能求得應為通過原點的直線，利用該線性關系，就能求得待測組份中該物質(zhì)的含量。待測組份中該物質(zhì)的含量。 對于雙組分的測定可以采用解聯(lián)立方程的方法對于雙組分的測定可以采用解聯(lián)立方程的方法分別計算其含量。分別計算其含量。17:06:34 （一）解聯(lián)立方程組的方法（一）解聯(lián)立方程組的方法 BBAABACCA111BBAABACCA222圖3.11 吸光度與濃度的校正曲線圖17:06:35（二）雙波長分光光度法（二）雙波長分光光度法 1、等吸收

50、波長法等吸收波長法 當混合組份的吸收曲線是如圖所示的當混合組份的吸收曲線是如圖所示的情況時，除用解二元一次方程組的方法測定外，還可采用情況時，除用解二元一次方程組的方法測定外，還可采用等吸收波長法。等吸收波長法。 為了消除干擾組份的吸收，一般采用作圖法確定為了消除干擾組份的吸收，一般采用作圖法確定干擾組份的等吸收波長。圖中是混合試樣中干擾組份的等吸收波長。圖中是混合試樣中A、B兩組兩組份的吸收曲線，其中份的吸收曲線，其中A是干擾組份，是干擾組份，B是待測組份。在是待測組份。在用作圖法選擇波長時，可將測定波長用作圖法選擇波長時，可將測定波長2選在被測組份選在被測組份B的吸收峰處（或其附近），而參比波長的吸收峰處（或其附近），而參比波長1的選擇，應考的選擇，應考慮能消除干擾物質(zhì)的吸收，即使慮能消除干擾物質(zhì)的吸收，即使 A組份在組份在1的吸光度等的吸光度等于它在于它在2的吸光度的吸光度 （A1=A2）。）。17:06:35根據(jù)吸光度的加和原則，根據(jù)吸光度的加和原則，混合物在混合物在1和和2處的吸處的吸光度分別為：光度分別為：2 1ABA圖圖3.12 A3.12 A、B B吸收曲線吸收曲線12222111AAAAAAAAA