紫外-可見分光光度法

一、分子吸收光譜分析的發(fā)展概況可見-紫外-紅外目視比色-光電比色-分光光度光聲光譜-長光程吸收光譜-傳感器第一節(jié) 概述2024/10/291二、分子吸收光譜的分類和特征紫外-可見 電子光譜

Ee=1-20eV紅外 振動光譜 0.05-1遠紅外 轉動光譜 0.005-0.052024/10/292在分子中，除了電子相對于原子核的運動外，還有振動和轉動。這三種運動能量都是量子化的，并對應有一定能級。下圖為分子的能級示意圖。電子能級振動能級轉動能級BA

分子中電子能級、振動能級和轉動能級示意圖2024/10/292024/10/294三、分子的電子光譜的特點：

在波長范圍內按一定強度分布的譜帶

—帶光譜波長位于紫外-可見區(qū)2024/10/295可進行分子的定性和定量分析可用于一些物理化學常數(shù)的測定（如平衡常數(shù)等）儀器結構簡單、價格便宜應用范圍廣泛（無機離子、有機化合物、生物大分子分析等）四、分子吸收光譜的特點2024/10/296定義：以A為縱坐標，λ為橫坐標，繪制的λ~A曲線。吸收光譜（吸收曲線）特征值摩爾吸光系數(shù)或Em：物質對某種波長的光的吸收能力的量度；

在一定λ下，c=1mol/L，L=1cm時的吸光度。單位：L/(mol.cm)k=A/cLA=kcL2024/10/298五、物質對光的選擇性吸收●物質的顏色由物質與光的相互作用方式?jīng)Q定?！袢搜勰芨杏X到的光稱可見光，波長范圍是：400~760nm?！褡尠坠馔ㄟ^棱鏡，能色散出紅、橙、黃、綠、藍、紫等各色光?！駟紊猓簡我徊ㄩL的光●復合光：由不同波長的光組合而成的光，如白光。●光的互補：若兩種不同顏色的單色光按一定比例混合得到白光，

稱這兩種單色光為互補色光，這種現(xiàn)象稱為光的互補。2024/10/298物質的顏色：是由于物質對不同波長的光具有選擇性吸收而產(chǎn)生。

即物質的顏色是它所吸收光的互補色。無色溶液：透過所有顏色的光有色溶液：透過光的顏色黑色：吸收所有顏色的光白色：反射所有顏色的光物質的本色2024/10/2992024/10/29完全吸收完全透過吸收黃光光譜示意表觀現(xiàn)象示意復合光藍光無色黑色物質的顏色與光的關系2024/10/2910第二節(jié)化合物紫外—可見光譜的產(chǎn)生有機化合物的紫外—可見吸收光譜，是其分子中外層價電子躍遷的結果（三種）：σ電子、π電子、n電子(P 電子)。分子軌道理論：一個成鍵軌道必定有一個相應的反鍵軌道。通常外層電子均處于分子軌道的基態(tài)，即成鍵軌道或非鍵軌道上。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。第二節(jié)化合物紫外—可見光譜的產(chǎn)生1.

*躍遷它需要的能量較高，一般發(fā)生在真空紫外光區(qū)。飽和烴中的—c—c—鍵屬于這類躍遷，乙烷

max為135nm。2.n

*躍遷吸收光譜落于遠紫外光區(qū)和近紫外光區(qū)，如CH3OH和CH3NH2的n

*躍遷光譜分別為183nm和213nm。2024/10/2912第二節(jié)化合物紫外—可見光譜的產(chǎn)生3.

*躍遷它需要的能量低于

*躍遷，吸收峰近紫外光區(qū)，在200nm左右，

max

104，為強吸收帶。如乙烯（蒸氣）的最大吸收波長

max為162

nm4.n

*躍遷躍遷發(fā)生在近紫外光區(qū)。它是簡單的生色團如羰基、硝基等中的孤對電子向反鍵軌道躍遷。特點是譜帶強度弱，摩爾吸光系數(shù)小。

2024/10/29135.電荷遷移躍遷所謂電荷遷移躍遷是指用電磁輻射照射化合物時，電子從給予體向與接受體相聯(lián)系的軌道上躍遷。摩爾吸光系數(shù)一般都較大(104左右)，適宜于微量金屬的檢出和測定。

例：Fe3＋與SCN－形成血紅色配合物，在490nm處有強吸收峰。其實質是發(fā)生了如下反應：

[Fe3＋SCN－

]

＋hν=[FeSCN]2＋

2024/10/2914第二節(jié)化合物紫外—可見光譜的產(chǎn)生（二）、常用術語1.生色團

從廣義來說，所謂生色團，是指分子中可以吸收光子而產(chǎn)生電子躍遷的原子基團。但是，人們通常將能吸收紫外、可見光的原子團或結構系統(tǒng)定義為生色團。下面為某些常見生色團的吸收光譜。2024/10/2915第二節(jié)化合物紫外—可見光譜的產(chǎn)生2024/10/29162，助色團助色團是指帶有非鍵電子對的基團，如-OH、-OR、-NHR、-SH、-X等，它們本身不能吸收紫外光，與生色團相連時，會使生色團的吸收峰向長波方向移動，并且增加其吸光度。2024/10/29172024/10/29

紅移與藍移吸收譜帶因引入取代基或改變溶劑使最大吸收波長λmax和吸收強度發(fā)生變化:

λmax向長波方向移動稱為紅移，或長移。向短波方向移動稱為藍移(或紫移)或短移。吸收強度即摩爾吸光系數(shù)ε增大或減小的現(xiàn)象分別稱為增色效應或減色效應，如圖所示。強帶(strongband):

max>104弱帶(weakband):

max<1032024/10/2918第二節(jié)化合物紫外—可見光譜的產(chǎn)生(三)有機化合物紫外-可見吸收光譜1.飽和烴及其取代衍生物飽和烴類分子中只含有鍵，因此只能產(chǎn)生*躍遷。飽和烴的最大吸收峰一般小于150nm，已超出紫外-可見測定的范圍。直接用烷烴和鹵代烴的紫外吸收光譜分析化合物的價值不大。但是它們是測定紫外和（或）可見吸收光譜的良好溶劑。2024/10/2919第二節(jié)化合物紫外—可見光譜的產(chǎn)生

2.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，吸收強度也隨之增強。在共軛體系中，*躍遷產(chǎn)生的吸收帶又稱為K帶(5)。2024/10/2920第二節(jié)化合物紫外—可見光譜的產(chǎn)生2024/10/29213.羰基化合物羰基化合物含有C=O，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)。由于醛酮與羧酸及羧酸的衍生物在結構上的差異，因此它們n

*吸收帶的光區(qū)稍有不同。2024/10/29224.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）。2024/10/29235.稠環(huán)芳烴及雜環(huán)化合物稠環(huán)芳烴，如萘、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，吸收強度也相應增加。當芳環(huán)上的-CH基團被氮原子取代后，則相應的氮雜環(huán)化合物（如吡啶、喹啉）的吸收光譜，與相應的碳化合物極為相似，即吡啶與苯相似，喹啉與萘相似。此外，由于引入含有n電子的N原子的，這類雜環(huán)化合物還可能產(chǎn)生n

*吸收帶。2024/10/2924三、溶劑對紫外、可見吸收光譜的影響溶劑的極性的改變會引起吸收帶形狀的變化和最大吸收波長的變化。當溶劑的極性由非極性改變到極性時，精細結構消失，吸收帶變向平滑。溶劑對異亞丙基丙酮紫外吸收光譜的影響。

正己烷CHCl3CH3OHH2O

*

max/nm230238237243

n

*

max/nm329315309305因此，在測定紫外可見吸收光譜時，應注明溶劑種類。2024/10/2925溶劑的選擇原則：（1）溶劑應能很好地溶解被測樣，溶劑對溶質應該是惰性的。即所成溶液應具有良好的化學和光化學穩(wěn)定性。（2）在溶解度允許的范圍內，盡量選擇極性較小的溶劑。（3）溶劑在樣品的吸收光譜區(qū)應無明顯吸收。2024/10/29262024/10/290.575光源單色器吸收池檢測器信號處理及顯示一、組成部件：光源、單色器、吸收池、檢測器和信號指示系統(tǒng)。第三節(jié)紫外-可見分光光度計2024/10/29272024/10/2928（一）光源要求：在所需的光譜區(qū)域內能發(fā)射連續(xù)輻射，有足夠的輻射強度和良好的穩(wěn)定性，輻射能量隨波長的變化應盡可能小。分光光度計中常用的光源有熱輻射光源和氣體放電光源兩類。熱輻射光源用于可見光區(qū)，如鎢絲燈和鹵鎢燈；氣體放電光源用于紫外光區(qū)，如氫燈和氘燈。2024/10/2928第三節(jié)紫外-可見分光光度計（二）單色器主要功能：產(chǎn)生光譜純度高的波長且波長在紫外可見區(qū)域內任意可調。主要類型：能起分光作用的色散元件主要是棱鏡和光柵。2024/10/2929第三節(jié)紫外-可見分光光度計棱鏡有玻璃和石英兩種材料。玻璃棱鏡只能用于350~3200nm的波長范圍，即只能用于可見光域內。石英棱鏡可使用的波長范圍較寬，可從185~4000nm，即可用于紫外、可見和近紅外三個光域。光柵可用于紫外、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。它具有色散波長范圍寬、分辨本領高、成本低、便于保存和易于制備等優(yōu)點。缺點是各級光譜會重疊而產(chǎn)生干擾。2024/10/2930第三節(jié)紫外-可見分光光度計（三）吸收池吸收池用于盛放分析試樣，一般有石英和玻璃材料兩種。石英池適用于可見光區(qū)及紫外光區(qū)，玻璃吸收池只能用于可見光區(qū)。為減少光的損失，吸收池的光學面必須完全垂直于光束方向。在高精度的分析測定中，吸收池要挑選配對。因為吸收池材料的本身吸光特征以及吸收池的光程長度的精度等對分析結果都有影響。2024/10/2931（四）檢測器常用的檢測器有光電池、光電管和光電倍增管等。硒光電池對光的敏感范圍為300~800nm，其中又以500~600nm最為靈敏。這種光電池的特點是能產(chǎn)生可直接推動微安表或檢流計的光電流，但由于容易出現(xiàn)疲勞效應而只能用于低檔的分光光度計中。光電管在紫外-可見分光光度計上應用較為廣泛。光電倍增管是檢測微弱光最常用的光電元件。2024/10/2932第三節(jié)紫外-可見分光光度計（五）信號指示系統(tǒng)它的作用是放大信號并以適當方式指示或記錄下來。常用的信號指示裝置有直讀檢流計、電位調節(jié)指零裝置以及數(shù)字顯示或自動記錄裝置等。很多型號的分光光度計裝配有微處理機，一方面可對分光光度計進行操作控制，另一方面可進行數(shù)據(jù)處理。2024/10/2933第三節(jié)紫外-可見分光光度計二、紫外-可見分光光度計的類型紫外-可見分光光度計的類型很多，但可歸納為三種類型，即單光束分光光度計、雙光束分光光度計和雙波長分光光度計。1，單光束分光光度計

經(jīng)單色器分光后的一束平行光，輪流通過參比溶液和樣品溶液，以進行吸光度的測定。這種簡易型分光光度計結構簡單，操作