第十章紫外可見分光光度法教材

第十章紫外可見分光光度法第一節(jié)紫外-可見分光光度法的基本原理和概念一、紫外－可見光譜的產(chǎn)生1．分子吸收光譜的產(chǎn)生——由能級間的躍遷引起能級：電子能級、振動能級、轉(zhuǎn)動能級2．分子吸收光譜的分類：

分子內(nèi)運動涉及三種躍遷能級，所需能量大小順序

3．紫外-可見吸收光譜的產(chǎn)生

由于分子吸收紫外-可見光區(qū)的電磁輻射，分子中價電子的能級躍遷而產(chǎn)生

二、紫外-可見吸收光譜的電子躍遷類型價電子：軌道：成鍵軌道與反鍵軌道：σ電子飽和的σ鍵π電子不飽和的π鍵

n電子非成鍵電子圍繞原子或分子運動的幾率軌道不同，電子所具有能量不同σ<π<n<π*<σ*

電子躍遷類型：1.σ→σ*躍遷：飽和烴（甲烷，乙烷）E很高，λ<150nm2.n→σ*躍遷：含雜原子飽和基團（—OH，—NH2）E較大，λ150~250nm3.π→π*躍遷：不飽和基團（—C＝C—）λ~200nm體系共軛，E更小，λ更大4.n→π*躍遷：含雜原子不飽和基團（—C≡N，—

C＝O）E最小，λ200~400nm能量：σ→σ*>n→σ*

≥π→π*>

n→π*三、相關(guān)的基本概念1．吸收光譜（吸收曲線）：以A~λ作圖2．吸收光譜特征：定性依據(jù)吸收峰→λmax

吸收谷→λmin

肩峰→λsh

末端吸收→圖譜短波端出現(xiàn)的強吸收，不成峰形3．生色團：能吸收紫外-可見光的基團

有機化合物：產(chǎn)生n→π*躍遷和π→π*躍遷例：—

C＝C—；—

C＝O；—N＝N—

4．助色團：但可以使生色團吸收峰加強同時使吸收峰長移的基團有機物：連有雜原子的飽和基團例：—OH，—OR，—NH—，—NR2—，—X注：當出現(xiàn)幾個發(fā)色團共軛，則幾個發(fā)色團所產(chǎn)生的吸收帶將消失，代之出現(xiàn)新的共軛吸收帶，其波長將比單個發(fā)色團的吸收波長長，強度也增強5．紅移和藍移：

由于化合物結(jié)構(gòu)變化（共軛、引入助色團取代基）或采用不同溶劑后吸收峰位置向長波方向的移動，叫紅移（長移）吸收峰位置向短波方向移動，叫藍移（紫移，短移）6．增色效應(yīng)和減色效應(yīng)增色效應(yīng)：吸收強度增強的效應(yīng)減色效應(yīng)：吸收強度減小的效應(yīng)7．強帶和弱帶：

εmax>104→強帶

εmax<102→弱帶

吸收帶類型和影響因素(請同學(xué)們自學(xué)）問題：1.紫外可見吸收光譜中有哪幾種吸收帶？分別是由什么結(jié)構(gòu)的基團引起？2.影響吸收帶的因素有哪幾種？影響結(jié)果？四、吸收帶類型和影響因素1．R帶：由含雜原子的不飽和基團的n→π*躍遷產(chǎn)生—C＝O—；—

C＝N—；—N＝N—E小，λmax250-400nm，εmax<1002．K帶：由共軛雙鍵的π→π*躍遷產(chǎn)生(—CH＝CH—)n，—CH＝CH—C＝O—λmax>200nm，εmax>104共軛體系增長，λmax↑→紅移，εmax↑3．B帶：芳香族化合物的主要特征吸收帶λmax

～254nm，寬帶，具有精細結(jié)構(gòu)；εmax

～2004．E帶：由苯環(huán)環(huán)形共軛系統(tǒng)的π→π*躍遷產(chǎn)生芳香族化合物的特征吸收帶

E1180nmεmax>104E2200nmεmax

～7000都是強吸收苯環(huán)有發(fā)色團取代且與苯環(huán)共軛時，E帶與K帶合并一起紅移（長移）苯的B帶吸收光譜影響吸收帶位置的因素：1．位阻影響共軛作用使λmax↑紅移，若存在位阻，影響紅移2．跨環(huán)效應(yīng)有些β、γ不飽和酮，無共軛，但孤對電子與雙鍵π電子作用，使n→π*躍遷的R吸收帶紅移。3．溶劑效應(yīng)：

對λmax影響：

n-π*躍遷：溶劑極性↑，λmax↓藍移

π-π*躍遷：溶劑極性↑，λmax↑紅移

對吸收光譜精細結(jié)構(gòu)影響：

溶劑極性↑，苯環(huán)精細結(jié)構(gòu)消失溶劑的選擇——極性；純度高；截止波長<λmax4．pH值的影響：

影響物質(zhì)存在型體，影響吸收波長五、

Lambert-Beer定律吸收光譜法基本定律

描述物質(zhì)對單色光吸收強弱與液層厚度和待測物濃度的關(guān)系：假設(shè)一束平行單色光通過一個吸光物體取物體中一極薄層3．在同一波長下，各組分吸光度具有加和性應(yīng)用：多組分測定討論：1．Lambert-Beer定律的適用條件（前提）

入射光為單色光溶液是稀溶液2．該定律適用于固體、液體和氣體樣品吸光系數(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時的吸光度

2）百分吸光系數(shù)/比吸光系數(shù)：在一定λ下，C=1g/100ml，l=1cm時的吸光度

3）兩者關(guān)系:六、偏離Beer定律的因素

依據(jù)Beer定律，A與C關(guān)系應(yīng)為經(jīng)過原點的直線偏離Beer定律的主要因素表現(xiàn)為以下兩個方面:（一）光學(xué)因素（二）化學(xué)因素（一）光學(xué)因素1．非單色光的影響：

Beer定律應(yīng)用的重要前提——入射光為單色光討論：入射光的譜帶寬度嚴重影響吸光系數(shù)和吸收光譜形狀結(jié)論：選擇較純單色光（Δλ↓，單色性↑）選λmax作為測定波長（ΔE↓）2．雜散光的影響：雜散光是指從單色器分出的光不在入射光譜帶寬度范圍內(nèi)，與所選波長相距較遠雜散光來源：儀器本身缺陷；光學(xué)元件污染造成3．反射光和散射光的影響：反射光和散射光均是入射光譜帶寬度內(nèi)的光直接對T產(chǎn)生影響散射和反射使T↓，A↑，吸收光譜變形4．非平行光的影響：使光程（液池厚l）↑，A↑，吸收光譜變形（二）化學(xué)因素（三）透光率的測量誤差——ΔTΔT影響測定結(jié)果的相對誤差ΔT影響因素：儀器噪音

1）暗噪音

2）訊號噪音1）暗噪音——與檢測器和放大電路不確切性有關(guān)與光訊號無關(guān)2）訊號噪音——與光訊號有關(guān)表明測量誤差較小的范圍一直可延至較高吸光度區(qū)，對測定有利第二節(jié)紫外可見分光光度計

1．光源：2．單色器鎢燈或鹵鎢燈——可見光源350~1000nm氫燈或氘燈——紫外光源150~400nm3．吸收池：玻璃—能吸收UV光，僅適用于可見光區(qū)石英—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）4．檢測器：將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕难b置5．記錄裝置：訊號處理和顯示系統(tǒng)光電池光電管光電倍增管二極管陣列檢測器真空光電管90VDC直流放大陰極R-+光束e陽極絲（Ni）抽真空

陰極表面可涂漬不同光敏物質(zhì)：紫敏光電管（銫陰極)、紅敏光電管（銀氧化銫電極）。光電倍增管（photomultipliertube,PMT）石英套光束柵極陽極屏蔽光電倍增管示意圖共有9個倍增極類型：

1．單光束分光光度計：特點：使用時來回拉動吸收池→移動誤差對光源要求高2．雙光束分光光度計：

特點：不用拉動吸收池，可以減小移動誤差對光源要求不高可以自動掃描吸收光譜第三節(jié)分析方法一、定性分析二、純度檢查：雜質(zhì)檢查和雜質(zhì)限量測定三、定量分析

單組分的定量方法多組分的定量方法一、定性分析

定性鑒別的依據(jù)→吸收光譜的特征吸收光譜的形狀吸收峰的數(shù)目吸收峰的位置（波長）吸收峰的強度相應(yīng)的吸光系數(shù)1．對比吸收光譜的一致性同一測定條件下，與標準對照物譜圖或標準譜圖進行對照比較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：例：二、純度檢查1．雜質(zhì)檢查1）峰位不重疊：

找λ→使主成分無吸收，雜質(zhì)有吸收→直接考察雜質(zhì)含量2）峰位重疊：

主成分強吸收，雜質(zhì)無吸收/弱吸收→與純品比較，E↓

雜質(zhì)強吸收>>主成分吸收→與純品比較，E↑2．雜質(zhì)限量的測定：例：腎上腺素中微量雜質(zhì)——腎上腺酮含量計算

2mg/mL-0.05mol/L的HCl溶液，λ310nm下測定規(guī)定A310≤0.05三、定量分析（一）單組分的定量方法1．吸光系數(shù)法2．校正曲線法3．對照法：外標一點法1．吸光系數(shù)法例：維生素B12

的水溶液在361nm處的百分吸光系數(shù)為207，用1cm比色池測得某維生素B12溶液的吸光度是0.414，求該溶液的濃度。解：解：例：精密稱取維生素B12樣品25.0mg，用水溶液配成100ml。精密吸取10.00ml，又置100ml容量瓶中，加水至刻度。取此溶液在1cm的吸收池中，于361nm處測定吸光度為0.507，求維生素B12的百分含量()？2．校正曲線法（標準曲線法）蘆丁含量測定：0.710mg/25ml3．對照法：外標一點法例：維生素B12的含量測定精密吸取VB12注射液2.50ml，加水稀釋至10.00ml；另配制對照液，精密稱定對照品25.00mg，加水稀釋至1000ml。在361nm處，用1cm吸收池，分別測定吸光度為0.508和0.518，求VB12注射液的濃度以及標示量的百分含量（該VB12注射液的標示量為100μg/ml）解：對照法（二）多組分的定量方法三種情況：1．兩組分吸收光譜不重疊（互不干擾）兩組分在各自λmax下不重疊→分別按單組分定量2．兩組分吸收光譜部分重疊

λ1→測A1→b組分不干擾→可按單組分定量測Caλ2→測A2→a組分干擾→不能按單組分定量測Ca

3．兩組分吸收光譜完全重疊——混合樣品測定（1）解線性方程組法（2）雙波長法（1）解線性方程組法步驟：（2）雙波長法步驟：

a.等吸收雙波長法消除a的影響測b消去b的影響測a注：須滿足兩個基本條件選定的兩個波長下干擾組分具有等吸收選定的兩個波長下待測物的吸光度差值應(yīng)足夠大22．有一A和B兩化合物混合溶液，已知A在波長282nm和238nm處的吸光系數(shù)值

分別為720和270；而B在上述兩波長處吸光度相等。現(xiàn)把A和B混合液盛于1.0cm吸收池中，測得

max282nm處的吸光度為0.442；在max238nm處的吸光度為0.278，求A化合物的濃度（mg/100ml）。b．系數(shù)倍率法前提：干擾組分b不成峰形無等吸收點步驟：b曲線上任找一點→λ1

另一點→λ2優(yōu)點：同時將待測組分和干擾組分放大信號K倍，提高了待測組分測定靈敏度abλ1

λ2示差法標尺擴展原理普通法：cs的T=10%；cx的T=5%示差法：cs做參比，調(diào)T=100%則：cx的T=50%；標尺擴展10倍有機合物紫外光譜解析

紫外—可見吸收光譜中有機物發(fā)色體系信息分析的一般規(guī)律是：

⑴若在200～760nm波長范圍內(nèi)無吸收峰，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雙鍵的烯烴等。⑵若在270～350nm波長范圍內(nèi)有低強度吸收峰(ε＝10～100),（n→π*躍遷），則可能含有一個簡單非共軛且含有n電子的生色團，