[经管营销]第9章紫外吸收光谱分析课件.ppt

1、12 紫外紫外-可见吸收光谱是由成键原子的分子轨道中的可见吸收光谱是由成键原子的分子轨道中的电子跃迁产生的，吸收的光谱区域依赖于分子的电子跃迁产生的，吸收的光谱区域依赖于分子的电子结构。电子结构。根据助色团取代、电子效应、共轭效应、溶剂效根据助色团取代、电子效应、共轭效应、溶剂效应对应对maxmax和和maxmax的影响规律，可以提供有机化合的影响规律，可以提供有机化合物骨架结构信息，或进行异构体鉴别等。物骨架结构信息，或进行异构体鉴别等。分类：分类：100100200nm200nm：远紫外光区；：远紫外光区；200200400nm400nm：近：近紫外光区：紫外光区：400400800nm8

2、00nm：可见光区：可见光区3 9.1.2 9.1.2 紫外紫外-可见吸收光谱的产生可见吸收光谱的产生 分子的内部运动可分为分子内价电子（外分子的内部运动可分为分子内价电子（外层电子）运动、分子内原子的振动、分子绕层电子）运动、分子内原子的振动、分子绕其重心的转动三种形式。其重心的转动三种形式。分子在一定状态下所具有的总内部能量为分子在一定状态下所具有的总内部能量为其电子能量（其电子能量（E Ee e）、振动能量（）、振动能量（E Ev v）和转动能）和转动能量（量（E Er r）之和。）之和。E E分子分子=E=Ee e+E+Ev v+E+Er r4 当分子从一个状态当分子从一个状态E E1

3、 1变化到另一个状态变化到另一个状态E E2 2时，时，必然伴随有能级（即量子数必然伴随有能级（即量子数n n，v v，j j）的变）的变化，两个状态能级之间的能量差为：化，两个状态能级之间的能量差为：E E=E=E2 2-E-E1 1 能被分子吸收的光的频率为：能被分子吸收的光的频率为：=E =E/h/h =c/=c/=hc=hc/E/E59.1.3 9.1.3 光的吸收定律光的吸收定律6%1000IITtA A与与T T的关系：的关系：A=-lgT;TA=-lgT;T=10=10-A-A练习：透光率T为10%，其吸光度A为多少。（A=1.0)789依据依据BeerBeer定律，定律，A A

4、与与C C关关系应为经过原点的直线系应为经过原点的直线偏离偏离BeerBeer定律的主要因定律的主要因素表现为以下两个方面素表现为以下两个方面1 1光学因素光学因素2 2化学因素化学因素 101112 13 1415表示用%11cmE1610ME%1cm117例：用双硫腙法测定例：用双硫腙法测定CdCd2+2+溶液的吸光度。溶液的吸光度。c=14ug/100ml,c=14ug/100ml,maxmax=520nm,A=0.44,L=2cm,=520nm,A=0.44,L=2cm,求比吸求比吸光系数和摩尔吸光系数。光系数和摩尔吸光系数。(M=112.4)(M=112.4)解：解：c=14ug/1

5、00ml=14c=14ug/100ml=141010-6-6g/100mlg/100ml46%111057.12101444.0LcAEcm)/(10576.1104.1121057.1104%11cmmolLMEcm181.吸收峰：吸收最大且比左右相邻都高处。max2.谷：峰与峰之间且比左右相邻都低处。min3.肩峰：在吸收峰旁边的小转折。sh4.末端吸收：波长最短的一端，呈现强吸收。5.强带和弱带：max 104 的吸收峰为强带；max*n n38（1 1）*跃迁吸收带：跃迁吸收带：所需能量最大；所需能量最大；电子只有吸收远紫外光电子只有吸收远紫外光的能量才能发生跃迁；的能量才能发生跃迁；

6、饱和烷烃的分子吸收光谱出现在远紫外区；饱和烷烃的分子吸收光谱出现在远紫外区；吸收波长吸收波长150 nm n n*n n*只有只有 *和和nn*两种跃迁的能量小，相两种跃迁的能量小，相应波长出现在近紫外区甚至可见光区，且对应波长出现在近紫外区甚至可见光区，且对光的吸收强烈，是我们研究的重点。光的吸收强烈，是我们研究的重点。454647 如在金属络合物中配位体具有电子给体如在金属络合物中配位体具有电子给体的性质，金属离子为电子受体。电子从配的性质，金属离子为电子受体。电子从配位体轨道跃迁到中心原子的外层轨道，就位体轨道跃迁到中心原子的外层轨道，就可以产生电荷迁移光谱。可以产生电荷迁移光谱。)1(

7、)1(bnhbnLMLM48（6 6）49 1 1生色团生色团 生色团（发色团）：能在紫外生色团（发色团）：能在紫外-可见光范可见光范围内产生吸收的基团。围内产生吸收的基团。发色团的电子结构特征是具有发色团的电子结构特征是具有电子。电子。简单的生色团由双键或叁键体系组成，如简单的生色团由双键或叁键体系组成，如乙烯基、羰基、亚硝基、偶氮基乙烯基、羰基、亚硝基、偶氮基-N-NN-N-、乙、乙炔基、腈基等。炔基、腈基等。50 2.2.助色团助色团:助色团是指带有助色团是指带有非键电子对非键电子对的基团；当的基团；当它们与生色团或饱和烃基相连时，能使两它们与生色团或饱和烃基相连时，能使两者的吸收峰向长

8、波方向移动且能使吸收强者的吸收峰向长波方向移动且能使吸收强度增加的基团。度增加的基团。常见助色团有：常见助色团有：-CH-CH3 3、-Br-Br、-OH-OH、-OR-OR、-NH-NH2 2、-SH-SH513.3.红移与蓝移红移与蓝移 由于化合物的结构改变，如发生共轭作用，由于化合物的结构改变，如发生共轭作用，引入助色团以及溶剂改变等，可使吸收峰引入助色团以及溶剂改变等，可使吸收峰向长波方向移动，称为红移（长移）。向长波方向移动，称为红移（长移）。当化合物由于结构改变（如失去助色团或当化合物由于结构改变（如失去助色团或共轭作用减弱）或受溶剂影响而使吸收峰共轭作用减弱）或受溶剂影响而使吸收

9、峰向短波方向移动，称为蓝移（短移）。向短波方向移动，称为蓝移（短移）。524 4增色效应与减色效应增色效应与减色效应 吸收强度即摩尔吸光系数吸收强度即摩尔吸光系数增大或减小的现象分别称增大或减小的现象分别称为增色效应或减色效应。为增色效应或减色效应。5 5强带与弱带强带与弱带 maxmax 10 104 4 的吸收峰为强的吸收峰为强带；带；maxmax 10 103 3的吸收峰为的吸收峰为弱带。弱带。531 1常用溶剂常用溶剂环己烷、环己烷、95%95%的乙醇、的乙醇、1 1，4-4-二氧六环二氧六环溶剂选择时需要考虑的因素：溶剂选择时需要考虑的因素：溶剂的极限波长；溶剂的极限波长；溶剂对溶质

10、是惰性的；溶剂对溶质是惰性的；溶剂对溶质要有良好的溶解性。溶剂对溶质要有良好的溶解性。542.2.溶剂的影响溶剂的影响 溶剂影响吸收峰位置、吸收强度、光谱形状。溶剂影响吸收峰位置、吸收强度、光谱形状。当溶剂极性增大时，由当溶剂极性增大时，由nn*跃迁产生的吸收带跃迁产生的吸收带发生短移，而由发生短移，而由*跃迁产生的吸收带发生跃迁产生的吸收带发生长移。长移。55569.4.1 9.4.1 饱和烃饱和烃 饱和烃类分子中只含有饱和烃类分子中只含有 键，因此只能键，因此只能产生产生*跃迁，即跃迁，即 电子从成键轨道电子从成键轨道（）跃迁到反键轨道（）跃迁到反键轨道（*）。）。饱和烃的最大吸收峰一般小

11、于饱和烃的最大吸收峰一般小于150nm150nm，已，已超出紫外、可见分光光度计的测量范围。超出紫外、可见分光光度计的测量范围。57 9.4.2 9.4.2 饱和烃衍生物饱和烃衍生物5859如：如：1 1，3-3-丁二烯丁二烯60 共轭烯烃（不多于四个双键）共轭烯烃（不多于四个双键）*跃迁跃迁吸收峰位置可由伍德沃德吸收峰位置可由伍德沃德菲泽规则估菲泽规则估算算maxmax=基+n ni ii i 基基-是由非环或六环共轭二烯母体决定是由非环或六环共轭二烯母体决定的基准值；的基准值；无环、非稠环二烯母体：无环、非稠环二烯母体：maxmax=217 nm=217 nm异环（稠环）二烯母体：异环（稠

12、环）二烯母体：maxmax=214 nm=214 nm61同环（非稠环或稠环）二烯母体：同环（非稠环或稠环）二烯母体：maxmax=253 nm=253 nmn ni ii i:由双键上取代基种类和个数决定的校正项由双键上取代基种类和个数决定的校正项(1)(1)每增加一个共轭双键每增加一个共轭双键+30+30(2)(2)环外双键环外双键+5+5(3)(3)双键上取代基：双键上取代基：酰基（酰基（-OCOR-OCOR）0 0 卤素（卤素（-Cl-Cl，-Br-Br）+5+5烷基（烷基（-R-R）或将环切开剩下烷基）或将环切开剩下烷基+5+5 烷氧基（烷氧基（-OR-OR）+6+6 626364*

13、n n*K KK KR RR R（Y=RY=R，H H）（Y=OHY=OH，OROR，NHNH2 2）n-n-共轭效应共轭效应65 1 1饱和醛及酮饱和醛及酮 n n*（R R带）带）275-295nm275-295nm（maxmax=10=1050Lmol50Lmol-1 1cmcm-1-1）n n*170-190nm170-190nm（maxmax=10=103 310105 5LmolLmol-1 1cmcm-1-1）*150nm150nm*n n*K KK KR RR R（Y=RY=R，H H）（Y=OHY=OH，OROR，NHNH2 2）66 67 K K带红移带红移：1652102

14、50nm（max104Lmol-1cm-1）R R带兰移：带兰移：270290310330nm（max100Lmol-1cm-1）6869 2 2取代苯衍生物取代苯衍生物 单取代苯衍生物的单取代苯衍生物的E E2 2带和带和B B带都产生红移，且有带都产生红移，且有一定的增色效应。一定的增色效应。苯环上有烷基取代时，苯的苯环上有烷基取代时，苯的B B带发生红移，带发生红移，E E2 2带带没有明显变化。没有明显变化。苯环上有助色团取代即含有苯环上有助色团取代即含有n n电子的基团取代，电子的基团取代，与苯环发生与苯环发生n-n-共轭效应，共轭效应，E E带和带和B B带发生红移，带发生红移，强

15、度增加，且强度增加，且B B带精细结构消失。带精细结构消失。苯环上有发色团取代即具有双键的基团的取代苯环上有发色团取代即具有双键的基团的取代时，它与苯环共轭在时，它与苯环共轭在200200250nm250nm出现出现K K带，使带，使B B带发带发生强烈红移。生强烈红移。7071A0.2A 0.80.8的溶液，应选用薄的吸收池的溶液，应选用薄的吸收池72(2)2)入射光波长的选择：入射光波长的选择：根据待测组分的吸收光谱，选择最强吸根据待测组分的吸收光谱，选择最强吸收带的最大吸收波长（收带的最大吸收波长（maxmax）为入射光波长。）为入射光波长。当最强吸收峰的峰形比较尖锐时或为了消当最强吸收

16、峰的峰形比较尖锐时或为了消除干扰，则可选用吸收稍低、峰形少平坦除干扰，则可选用吸收稍低、峰形少平坦的次强峰或肩峰进行测定。的次强峰或肩峰进行测定。(3)(3)狭缝宽度的选择狭缝宽度的选择 狭缝宽度大约是试样吸收峰半宽度的狭缝宽度大约是试样吸收峰半宽度的1/101/10。73 2.2.显色反应条件的选择显色反应条件的选择 适当的有机试剂与待测离子反应生成对紫适当的有机试剂与待测离子反应生成对紫外或可见光有较大吸收的物质，再进行测定。外或可见光有较大吸收的物质，再进行测定。这种反应反应称为显色反应；能与待测离子这种反应反应称为显色反应；能与待测离子形成有色化合物的试剂，叫做显色剂。形成有色化合物的

17、试剂，叫做显色剂。常见的显色反应有配位反应、氧化还原反常见的显色反应有配位反应、氧化还原反应等；应用最广泛的是配位反应。应等；应用最广泛的是配位反应。747576777879808182(1)(1)对比吸收光谱特征数据对比吸收光谱特征数据min%11maxmax,，shcmE83(2)(2)对比吸光度（吸光系数）的比值：对比吸光度（吸光系数）的比值：212121EELcELcEAA45.315.388.170.155036127836155036127812AAAAVB，三处最大吸收，定性鉴别：药典规定84(3)(3)对比吸收光谱的一致性对比吸收光谱的一致性 同一测定条件下，与标准对照物谱图或

18、同一测定条件下，与标准对照物谱图或标准谱图进行对照比较。只有在吸收光谱标准谱图进行对照比较。只有在吸收光谱曲线完全相同的情况下才有可能是同一物曲线完全相同的情况下才有可能是同一物质。如果吸收光谱曲线有差异，则两者并质。如果吸收光谱曲线有差异，则两者并非同一物质。非同一物质。852.2.纯度检查纯度检查(1)(1)杂质检查杂质检查86(2)(2)杂质限量的测定：杂质限量的测定：%06.01002101.1%/101.1100/101.1143505.0334%11肾上腺酮mlmgmlglEACcm871.1.单组分的定量方法单组分的定量方法(1)(1)校正曲线法校正曲线法 (2)(2)对照法对照

19、法(3)(3)吸光系数法吸光系数法 lcEA定量依据：88(1)(1)校正曲线法校正曲线法样样同上条件固定条件查得测定样品曲线分别测定配制标准系列过程：CAACAcAcKA条件前提：固定仪器和测定89芦丁含量测定芦丁含量测定mlmgmlmlmlmg250.32550/200.0样品标样分别移取浓度浓度C C吸光度吸光度A A1 10.0000.0000.0000.0002 20.2000.2000.2400.2403 30.4000.4000.4910.4914 40.6000.6000.7120.7125 50.8000.8000.9500.9506 61.0001.0001.1561.15

20、6样样C Cx x0.8450.84590(2)(2)对照法对照法注：当样品溶液与标准品溶液的稀释倍数相同时。注：当样品溶液与标准品溶液的稀释倍数相同时。标样与样品浓度相近固定仪器和测定条件；前提：标样和分别测定一定过程：AA,标样标样AAccc原原=c样样稀释倍数稀释倍数91(3)(3)吸光系数法吸光系数法%100%标样待测物EE要求单色光前提：iEcAmlgcigW 求含样过程：已知稀释)/(/)(lEAmlgccmi%11100/lALmolci/或92例：精密称取例：精密称取B B1212样品样品30mg30mg，用水溶液配成，用水溶液配成1000ml1000ml。取此溶液在取此溶液在

21、1cm1cm的吸收池中，于的吸收池中，于361nm361nm处测定吸光处测定吸光度为度为0.6070.607，求，求B B1212的百分含量？的百分含量？解：c=30mg/1000ml=0.003g/100mlc=30mg/1000ml=0.003g/100ml3.2021003.0607.0)(%11LcAEcm样%7.97%1002073.202%100)(%11%1112标样（cmcmEEB932.2.多组分的定量方法多组分的定量方法(1)(1)两组分吸收光谱不重叠两组分吸收光谱不重叠（互不干扰）两组分在各自两组分在各自maxmax下不重叠下不重叠分别按单组分定量分别按单组分定量lEAc

22、cEAaaaaaa1111由lEAccEAbbbbbb2222由cbaAAAA总定量依据：bbaaAEAE222111；测定；测定过程：94(2)(2)两组分吸收光谱部分重叠两组分吸收光谱部分重叠 1 1测测A A1 1bb组分不干扰组分不干扰可按单组分定量测可按单组分定量测C Ca a 2 2测测A A2 2aa组分干扰组分干扰不能按单组分定量测不能按单组分定量测C Ca a aaaaaaEAccEA1111由baababEcEAc222bbaababacEcEAAA22222由babaaaAEEAE2222111；和测定；测定过程：95(3)(3)两组分吸收光谱完全重叠两组分吸收光谱完全重

23、叠混合样品测定混合样品测定96步骤：步骤：babaAEE1111；和测定babaAEE2222；和测定bbaababaCECEAAA11111bbaababaCECEAAA22222bababbabbaaEEEEEAEAC12211221babaabaababEEEEEAEAC1221211297babababaAAAAAA222111消除消除a a的影响测的影响测b bbabbaabababaAAAAAAAAA)()(212121aaAAa2121和的等吸收点选bbbbbbbbacLEcLEEAAA)(2121bbabbbabEAEEAc2198消去消去b b的影响测的影响测a a 注：须满

24、足两个基本条件注：须满足两个基本条件1)1)选定的两个波长下干扰组分具有等吸收点选定的两个波长下干扰组分具有等吸收点2)2)选定的两个波长下待测物的吸光度差值应足够大选定的两个波长下待测物的吸光度差值应足够大aaaaaaabacLEcLEEAAA)(21 2 1abaaabaaEAEEAc 2 1bbAAb 2 1 2 1和的等吸收点选99前提：干扰组分前提：干扰组分b b不成峰形不成峰形 无等吸收点无等吸收点100优点：同时将待测组分和干扰组分放大信号优点：同时将待测组分和干扰组分放大信号K K倍，倍，提高了待测组分测定灵敏度提高了待测组分测定灵敏度 bA1bA2倍率因子令KAAbb21)(

25、)()()(1212112212aabbababbababaAKAAKAAAAAKAKAAaaaaabaCEKEAKAA)(1212的干扰消除了bCAaba101 了解共轭程度、空间效应、氢键等；可对饱和与了解共轭程度、空间效应、氢键等；可对饱和与不饱和化合物、异构体及构象进行判别。不饱和化合物、异构体及构象进行判别。紫外紫外-可见吸收光谱中有机物发色体系信息分析可见吸收光谱中有机物发色体系信息分析的一般规律是：的一般规律是：在在200200800nm800nm波长范围内无吸收峰，则可能波长范围内无吸收峰，则可能是脂肪烃、脂环烃或它们的衍生物，也可能是单烯是脂肪烃、脂环烃或它们的衍生物，也可能

26、是单烯或孤立多烯等。或孤立多烯等。102 （2 2）在）在220220250nm250nm波长范围内有强吸收峰波长范围内有强吸收峰（10000Lmol10000Lmol-1-1cmcm-1-1），则可能含有则可能含有2 2个共轭双个共轭双键或键或，-不饱和醛酮结构；若在不饱和醛酮结构；若在260260300nm300nm波波长范围内有强吸收峰，则说明该有机物含有长范围内有强吸收峰，则说明该有机物含有3 3个或个或3 3个以上共轭双键。个以上共轭双键。（3 3）在）在270270350nm350nm波长范围内有低强度吸收峰波长范围内有低强度吸收峰(1010100L100Lmolmol-1-1cm

27、cm-1-1),),（n n*跃迁），则跃迁），则可能含有一个简单非共轭且含有可能含有一个简单非共轭且含有n n电子的生色团，电子的生色团，如羰基。如羰基。103（4 4）在）在260260300nm300nm波长范围内有中等强度的波长范围内有中等强度的吸收峰吸收峰(1010100L100Lmolmol-1-1cmcm-1-1),),则可能含则可能含苯环。苯环。（5 5）在）在260nm260nm、300nm300nm、330nm330nm附近有吸收带附近有吸收带（10000Lmol10000Lmol-1-1cmcm-1-1），可能存在，可能存在3 3，4 4，5 5个双键个双键的共轭体系。的

28、共轭体系。若在大于若在大于300nm300nm或吸收延伸至可见或吸收延伸至可见光区有高强度吸收，则该有机物可能是长链光区有高强度吸收，则该有机物可能是长链共轭或稠环化合物。共轭或稠环化合物。104（1 1）谱图解析方法）谱图解析方法光谱解析的三要素：光谱解析的三要素：谱峰在横轴的位置谱峰在横轴的位置峰位峰位谱峰强度谱峰强度峰强峰强谱峰的形状谱峰的形状峰形峰形105(1)(1)确认确认 maxmax，并算出并算出，初步估计属于何种吸收带；，初步估计属于何种吸收带；(2)(2)观察主要吸收带的范围，判断属于何种共轭体系；观察主要吸收带的范围，判断属于何种共轭体系；(3)(3)乙酰化位移乙酰化位移C

29、H3CH3OHCH3OCOCH3B带带：262 nm(302)274 nm(2040)261 nm(300)(4)(4)pHpH值的影响值的影响 加加NaOHNaOH红移红移酚类化合物，烯醇。酚类化合物，烯醇。加加HClHCl蓝移蓝移苯胺类化合物。苯胺类化合物。106分子式计算分子式计算不饱和度不饱和度不饱和度意义：不饱和度意义：一个双键分子中可能含苯环分子中可能含苯环或一个叁键环，或一个双键分子中可能含两个双键或一个环分子中可能含一个双键构分子中无双键或环状结54210UUUUU 定义：不饱和度是指分子结构中达到饱和所缺一定义：不饱和度是指分子结构中达到饱和所缺一价元素的价元素的“对对”数。数。U U=（2+22+2n n4 4+n n3 3n n1 1）/2/2107例例 酮式：酮式：maxmax=204 nm=204 nm 烯醇式：烯醇式：maxmax=243 nm=243 nm H3CCH2CCOEtOOH3CCHCCOEtOHO结构异构体结构异构体108顺反异构体顺反异构体CCHHCCHH顺 式：顺 式：m a xm a x=2 8 0 n m=2 8 0 n m；maxmax=10500=10500反式：反式：maxmax=295.5 nm=295.5 nm；maxmax=29000=29000