1、紫外可见分光光度法紫外可见分光光度法(UV-VIS spectrometry) 周正雄周正雄 目录目录 一、分子光谱概述一、分子光谱概述二、紫外可见光谱二、紫外可见光谱三、朗伯比尔定律三、朗伯比尔定律四、紫外可见分光光度计四、紫外可见分光光度计 五、无机与有机分析应用五、无机与有机分析应用六、仪器操作六、仪器操作七、仪器维护保养七、仪器维护保养3原子核在其平衡位置附近的相对振动原子核在其平衡位置附近的相对振动 - 振动能级振动能级（ Ev ）e+v+revr 物质分子内部三种运动形式物质分子内部三种运动形式 电子相对于原子核的运动电子相对于原子核的运动 - 电子能级电子能级 （Ee） 分子本身
2、绕其重心的转动分子本身绕其重心的转动 - 转动能级转动能级 （Er）4e+v+revr 电子能级电子能级振动能级振动能级转动能级转动能级5r 0.0050.050eV 远红外光谱远红外光谱(分子转动光谱分子转动光谱)v 0.05eV 红外光谱红外光谱(分子振动光谱分子振动光谱)e 120eV 紫外紫外可见光谱可见光谱(分子的电子光谱分子的电子光谱)电磁波谱g -X-射线紫外可见红外 微波无线电200 400 800 3200(nm)波长真空紫外近红外核磁共振 波长越短，能量越高7 可见吸收光谱：电子跃迁光谱可见吸收光谱：电子跃迁光谱 吸收光波长范围吸收光波长范围400400 780 780 n
3、m nm ，主要用于有色物质的定量分析。主要用于有色物质的定量分析。紫外吸收光谱：电子跃迁光谱紫外吸收光谱：电子跃迁光谱 吸收光波长范围吸收光波长范围200200 400 400 nmnm（近紫外区）近紫外区） ，可用，可用于结构鉴定和定量分析。于结构鉴定和定量分析。特点特点灵敏度高灵敏度高选择性较好选择性较好通用性强通用性强准确度较好准确度较好操作简单操作简单价格低廉价格低廉8吸收曲线与最大吸收波长吸收曲线与最大吸收波长 maxmax用不同波长的单色光照射，测吸光度用不同波长的单色光照射，测吸光度二、紫外可见吸收光谱不同浓度的溶液，测吸光度不同浓度的溶液，测吸光度9二、紫外可见吸收光谱同一种
4、物质对不同波长光的吸光度不同。吸光度同一种物质对不同波长光的吸光度不同。吸光度最大处对应的波长称为最大吸收波长最大处对应的波长称为最大吸收波长maxmax不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似maxmax不变。而对于不同物质，它们的吸收曲线不变。而对于不同物质，它们的吸收曲线形状和形状和maxmax则不同。则不同。吸收光谱的波长分布是由产生谱带的跃迁能级间吸收光谱的波长分布是由产生谱带的跃迁能级间的能量差所决定，反映了分子内部能级分布状况，的能量差所决定，反映了分子内部能级分布状况，是是物质定性分析物质定性分析的依据。的依据。吸收谱带的强度与该物质分子
5、吸收的光子数成正吸收谱带的强度与该物质分子吸收的光子数成正比，是比，是物质定量分析物质定量分析的依据。的依据。10有机化合物有机化合物的紫外的紫外可见吸收光谱可见吸收光谱分子中外层价电子跃迁的结果（三种）：形成单键分子中外层价电子跃迁的结果（三种）：形成单键的的电子、电子、形成双键的形成双键的电子、电子、未成键的未成键的n n电子电子分子轨道理论分子轨道理论：一个成键轨道必：一个成键轨道必定有一个相应的反键轨道。通常定有一个相应的反键轨道。通常外层电子均处于分子轨道的基态外层电子均处于分子轨道的基态，即，即成键轨道或非键轨道上。成键轨道或非键轨道上。当外层电子吸收紫外或可见辐射后，就从基态向激
6、发态当外层电子吸收紫外或可见辐射后，就从基态向激发态( (反键反键轨道轨道) )跃迁。主要有四种跃迁，所需能量跃迁。主要有四种跃迁，所需能量大小顺序为：大小顺序为： n n n n 200 200 nmnm） 含有含有不饱和键的有机分子不饱和键的有机分子易发生这类跃迁易发生这类跃迁 C=C; C=C ; N=N ; C=O 有机化合物的紫外有机化合物的紫外- -可见吸收光谱分析多以这两可见吸收光谱分析多以这两类跃迁为基础类跃迁为基础 * * 比比 n n * * 跃迁几率大跃迁几率大 100-1000 100-1000 倍倍 * *跃迁吸收强，跃迁吸收强， 10 104 4 n n * * 跃
7、迁吸收弱，跃迁吸收弱， 500 50014紫外光谱中常用的术语生色团：生色团：从广义来说，所谓生色团，是指分子中可从广义来说，所谓生色团，是指分子中可以吸收光子而产生电子跃迁的原子基团。但是，人以吸收光子而产生电子跃迁的原子基团。但是，人们通常将们通常将能吸收紫外、可见光的原子团能吸收紫外、可见光的原子团或结构系统或结构系统定义为生色团。定义为生色团。 生色团溶剂/nmmax跃迁类型烯正庚烷17713000*炔正庚烷17810000*羧基乙醇20441n*酰胺基水21460n*羰基正己烷1861000n*， n*偶氮基乙醇339，665150000n*，硝基异辛酯28022n*亚硝基乙醚300
8、，665100n*硝酸酯二氧杂环己烷27012n*15紫外光谱中常用的术语助色团助色团 助色团是指带有非键电子对的基团，如助色团是指带有非键电子对的基团，如- -OHOH、 -OR-OR、 -NHR -NHR、-SH-SH、-Cl-Cl、-Br-Br、-I -I等，它们本身等，它们本身不能吸收大于不能吸收大于200200nmnm的光，的光，但是当它们与生色但是当它们与生色团相连时，会使生色团的吸收峰向长波方向移团相连时，会使生色团的吸收峰向长波方向移动，并且增加其吸光度。动，并且增加其吸光度。16生色团生色团 含有含有 键不饱和官能团键不饱和官能团助色团助色团 基团本身无色，但能增强生色团颜色
9、基团本身无色，但能增强生色团颜色 为含有为含有n n电子，且能与电子，且能与 电子作用，产电子作用，产 生生n n 共轭共轭184204254270苯苯（ *）苯酚苯酚（OH为助色团）为助色团）/nm紫外光谱中常用的术语紫外光谱中常用的术语17紫外光谱中常用的术语红移与蓝移红移与蓝移有机化合物的吸收谱带常常因引入有机化合物的吸收谱带常常因引入取代基或改变溶取代基或改变溶剂剂使最大吸收波长使最大吸收波长maxmax和吸收强度发生变化和吸收强度发生变化: : 某些某些有机化合物经取代反应引入含有未共享电子对的基有机化合物经取代反应引入含有未共享电子对的基团（团（ - -OHOH、 -OR -OR、
10、 -NH -NH2 2、-SH -SH 、-Cl-Cl、-Br-Br、-SR-SR、- - NRNR2 2 ）之后，吸收峰的波长将向长波方向移动，这）之后，吸收峰的波长将向长波方向移动，这种效应称为种效应称为红移效应红移效应。在某些生色团如羰基的碳原。在某些生色团如羰基的碳原子一端引入一些取代基之后，吸收峰的波长会向短子一端引入一些取代基之后，吸收峰的波长会向短波方向移动，这种效应称为波方向移动，这种效应称为蓝移效应蓝移效应。如。如- -CHCH2 2、- -CHCH2 2CHCH3 3、-OCOCH-OCOCH3 3。18红移红移maxmax向长波方向移动向长波方向移动蓝移蓝移 向短波方向移
11、动向短波方向移动 增色效应增色效应吸收强度即摩尔吸光吸收强度即摩尔吸光 系数系数 ，增大的现象增大的现象减色效应减色效应吸收强度即摩尔吸光吸收强度即摩尔吸光系数，系数， 减小的现象减小的现象引入取代基或改变溶剂引入取代基或改变溶剂紫外光谱中常用的术语19无机化合物的紫外无机化合物的紫外可见吸收光谱可见吸收光谱 过渡金属离子过渡金属离子d一一d的的电子跃迁电子跃迁（2）镧镧系和系和锕锕系离子的系离子的f一一f电子跃迁电子跃迁 电荷转移吸收光谱电荷转移吸收光谱- -络合物的吸收络合物的吸收在分光光度法中具有重要意义在分光光度法中具有重要意义: 微量组分的定量分析。微量组分的定量分析。 当吸收紫外可
12、见辐射后，分子中原定域在当吸收紫外可见辐射后，分子中原定域在金属金属MM轨道上电荷的转移到轨道上电荷的转移到配位体配位体L L的轨道，或按相反方的轨道，或按相反方向转移，这种跃迁称为向转移，这种跃迁称为电荷转移跃迁，电荷转移跃迁，所产生的所产生的吸收光谱称为吸收光谱称为荷移光谱。荷移光谱。20有机化合物紫外-可见吸收光谱 1. 1. 饱和烃及其取代衍生物饱和烃及其取代衍生物 饱和烃类分子中只含有饱和烃类分子中只含有 键，只能产生键，只能产生* *跃迁。跃迁。饱和烃的最大吸收峰一般小于饱和烃的最大吸收峰一般小于150 150 nmnm，超出紫外、超出紫外、可见分光光度计的测量范围。可见分光光度计
13、的测量范围。 饱和烃的取代衍生物如饱和烃的取代衍生物如卤代烃卤代烃，其卤素原子上存，其卤素原子上存在在n n电子，可产生电子，可产生n n* * 的跃迁。的跃迁。 n n* * 的能量低于的能量低于* *。例如，。例如，CHCH3 3ClCl、CHCH3 3BrBr和和CHCH3 3I I的的n n* * 跃迁跃迁分别出现在分别出现在173173、204204和和258258nmnm处。氯、溴和碘原子处。氯、溴和碘原子引入甲烷后，其相应的吸收波长发生了红移，显示了引入甲烷后，其相应的吸收波长发生了红移，显示了助色团的助色作用。助色团的助色作用。 直接用烷烃和卤代烃的紫外吸收光谱分析这些化直接用
14、烷烃和卤代烃的紫外吸收光谱分析这些化合物的实用价值不大。合物的实用价值不大。但是它们是测定紫外和（或）但是它们是测定紫外和（或）可见吸收光谱的良好溶剂。可见吸收光谱的良好溶剂。212. 2. 不饱和烃及共轭烯烃不饱和烃及共轭烯烃 在不饱和烃类分子中，除含有在不饱和烃类分子中，除含有 键外，还含有键外，还含有 键，它们可以产生键，它们可以产生* *和和* *两种跃迁。两种跃迁。 * *跃迁的能量小于跃迁的能量小于 * *跃迁。例如，在乙烯分子中，跃迁。例如，在乙烯分子中， * *跃迁最大吸收波长为跃迁最大吸收波长为180180nmnm 在在不饱和烃类分子中，当有两个以上的双键共不饱和烃类分子中，
15、当有两个以上的双键共轭时，随着共轭系统的延长，轭时，随着共轭系统的延长， * *跃迁的吸收带跃迁的吸收带 将明显向长波方向移动，吸收强度也随之增强。将明显向长波方向移动，吸收强度也随之增强。在在共轭体系中，共轭体系中， * *跃迁产生的吸收带又称为跃迁产生的吸收带又称为K K带。带。 有机化合物紫外-可见吸收光谱223. 3. 羰基化合物羰基化合物 羰基化合物含有羰基化合物含有 C=OC=O基团。基团。 C=OC=O基团主要基团主要可产生可产生* *、 n n* * 、n n* *三个吸收带，三个吸收带， n n* *吸收带又称吸收带又称R R带，落于近紫外或紫外光区。醛、酮、带，落于近紫外或
16、紫外光区。醛、酮、羧酸及羧酸的衍生物，如酯、酰胺等。羧酸及羧酸的衍生物，如酯、酰胺等。 羧酸及羧酸的衍生物虽然也有羧酸及羧酸的衍生物虽然也有n n* *吸收带，但吸收带，但是，是， 羧酸及羧酸的衍生物的羰基上的碳原子直接连羧酸及羧酸的衍生物的羰基上的碳原子直接连结含有未共用电子对的助色团，如结含有未共用电子对的助色团，如- -OHOH、-Cl-Cl、-OR-OR等，由于助色团上的等，由于助色团上的n n电子与羰基双键的电子与羰基双键的 电子产生电子产生n n共轭，导致共轭，导致 * *轨道的能级有所提高，使轨道的能级有所提高，使n n* * 跃迁所需的能量变大，跃迁所需的能量变大，n n* *
17、吸收带蓝移至吸收带蓝移至210210nmnm左右。左右。有机化合物紫外-可见吸收光谱234. 4. 苯及其衍生物苯及其衍生物 苯有三个吸收带，它们都是由苯有三个吸收带，它们都是由* *跃迁引起跃迁引起的。的。E E1 1带出现在带出现在180 180 nmnm（ MAX MAX = 60= 60，000000）；）； E E2 2带带出现在出现在204 204 nmnm（ MAX MAX = 8000 = 8000 ）；）；B B带出现在带出现在255 255 nm nm （ MAX MAX = 200= 200）。）。在气态或非极性溶剂中，苯在气态或非极性溶剂中，苯及其许多同系物的及其许多同
18、系物的B B谱带有许多的精细结构，这是谱带有许多的精细结构，这是由于振动跃迁在基态电子上的跃迁上的叠加而引起由于振动跃迁在基态电子上的跃迁上的叠加而引起的。在极性溶剂中，这些精细结构消失的。在极性溶剂中，这些精细结构消失, ,当苯环上当苯环上有取代基时，苯的三个特征谱带都会发生显著的变有取代基时，苯的三个特征谱带都会发生显著的变化，其中影响较大的是化，其中影响较大的是E E2 2带和带和B B谱带。谱带。有机化合物紫外-可见吸收光谱245. 5. 稠环芳烃及杂环化合物稠环芳烃及杂环化合物 稠环芳烃，如奈、蒽、芘等，均显示苯的三个吸稠环芳烃，如奈、蒽、芘等，均显示苯的三个吸收带，但这三个吸收带均
19、发生红移，且强度增加。收带，但这三个吸收带均发生红移，且强度增加。随着苯环数目的增多，吸收波长红移越多，吸收强随着苯环数目的增多，吸收波长红移越多，吸收强度也相应增加。度也相应增加。 当芳环上的当芳环上的- -CHCH基团被氮原子取代后，则相应的基团被氮原子取代后，则相应的氮杂环化合物（如吡啶、喹啉）的吸收光谱，与相氮杂环化合物（如吡啶、喹啉）的吸收光谱，与相应的碳化合物极为相似，即吡啶与苯相似，喹啉与应的碳化合物极为相似，即吡啶与苯相似，喹啉与奈相似。此外由于引入含有奈相似。此外由于引入含有n n电子的电子的NN原子的，这原子的，这类杂环化合物还可能产生类杂环化合物还可能产生n n* *吸收
20、带。吸收带。有机化合物紫外有机化合物紫外- -可见吸收光谱可见吸收光谱25溶剂对紫外吸收光谱的影响1. 溶剂的极性溶剂的极性 溶剂的极性越强，由溶剂的极性越强，由跃迁产生的谱带向跃迁产生的谱带向长波方向移动越显著。长波方向移动越显著。这是因为发生这是因为发生跃迁的跃迁的分子激发态的极性总大于基态，在极性溶剂的作用分子激发态的极性总大于基态，在极性溶剂的作用下，激发态能量降低的程度大于基态，从而使基态下，激发态能量降低的程度大于基态，从而使基态到激发态跃迁所需的能量变小，使吸收带发生到激发态跃迁所需的能量变小，使吸收带发生红移红移。 所用溶剂极性越强，则由所用溶剂极性越强，则由n n跃迁产生的谱
21、带跃迁产生的谱带向短波方向移动越明显，即蓝移越大。向短波方向移动越明显，即蓝移越大。发生发生n n跃迁的分子都含有未成键的孤对电子，与极性溶剂跃迁的分子都含有未成键的孤对电子，与极性溶剂形成氢键，使得分子的非键轨道能量有较大程度的形成氢键，使得分子的非键轨道能量有较大程度的降低，使降低，使n n跃迁所需的能量相应增大，致使吸跃迁所需的能量相应增大，致使吸收谱带发生收谱带发生蓝移蓝移。262. 2. pHpH值对紫外光谱的影响值对紫外光谱的影响 pH pH值的改变可能引起共轭体系的延长或缩短值的改变可能引起共轭体系的延长或缩短，从而引起吸收峰位置的改变，对一些不饱和，从而引起吸收峰位置的改变，对
22、一些不饱和酸、烯醇、酚及苯胺类化合物的紫外光谱影响酸、烯醇、酚及苯胺类化合物的紫外光谱影响很大，如果化合物溶液变为碱性时，吸收峰发很大，如果化合物溶液变为碱性时，吸收峰发生红移，表明该化合物为酸性物质。如果变为生红移，表明该化合物为酸性物质。如果变为碱性，发生蓝移，可能为芳胺。碱性，发生蓝移，可能为芳胺。例如：苯酚（当例如：苯酚（当pHpH大于大于7 7时，发生红移）时，发生红移） 苯胺与盐酸苯胺苯胺与盐酸苯胺溶剂对紫外吸收光谱的影响溶剂对紫外吸收光谱的影响利用被测物质的分子对紫外利用被测物质的分子对紫外- -可见光具有选择性可见光具有选择性吸收的特性而建立的分析方法。吸收的特性而建立的分析方
23、法。一、紫外可见吸光光度法的特点一、紫外可见吸光光度法的特点（1）具有较高的灵敏度。具有较高的灵敏度。（2）有一定的准确度，该方法相对误差为有一定的准确度，该方法相对误差为2%-5%，可满足对微量组分测定的要求。可满足对微量组分测定的要求。（3）操作简便、快速、选择性好、仪器设备简单。操作简便、快速、选择性好、仪器设备简单。（4）应用广泛应用广泛 互补光互补光：只具有一种波长的光。：只具有一种波长的光。：由两种以上波长组成的光，如白光。：由两种以上波长组成的光，如白光。物质对光的选择性吸收物质对光的选择性吸收白光白光青蓝青蓝青青绿绿黄黄橙橙红红紫紫蓝蓝1、光的互补性与物质的颜色是由于物质对不同
24、波长的光具有选择性的吸收作用而产生的，。例：硫酸铜溶液吸收白光中的黄色光而呈蓝色；例：硫酸铜溶液吸收白光中的黄色光而呈蓝色； 高锰酸钾溶液因吸白光中的绿色光而呈紫色。高锰酸钾溶液因吸白光中的绿色光而呈紫色。 如果两种适当颜色的光按一定的强度比例混合可以如果两种适当颜色的光按一定的强度比例混合可以得白光，这两种光就叫得白光，这两种光就叫。物质呈现的颜色和。物质呈现的颜色和吸收的光颜色之间是互补关系。吸收的光颜色之间是互补关系。 /nm颜色互补光400-450紫黄绿450-480蓝黄480-490绿蓝橙490-500蓝绿红500-560绿红紫560-580黄绿紫580-610黄蓝610-650橙绿
25、蓝650-760红蓝绿不同颜色的可见光波长及其互补光不同颜色的可见光波长及其互补光白光白光青蓝青蓝青青绿绿黄黄橙橙红红紫紫蓝蓝2、吸收光谱或吸收曲线、吸收光谱或吸收曲线 吸收曲线：测定某种物质对不同波长单色光的吸吸收曲线：测定某种物质对不同波长单色光的吸收程度，以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图。收程度，以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图。KMnO4 的吸收曲线的吸收曲线最大吸收波长，最大吸收波长， max定量分析的基础：某一波长定量分析的基础：某一波长下测得的吸光度与物质浓度下测得的吸光度与物质浓度关系的有关关系的有关300400500600350525 545Cr2O72-MnO4-1.0
26、0.80.60.40.2AbsorbanceCr2O72-、MnO4-的吸收光谱的吸收光谱350光谱定性分析基础：吸光谱定性分析基础：吸收曲线的形状和最大吸收曲线的形状和最大吸收波长收波长33三、光的吸收定律三、光的吸收定律光的吸收程度和吸光的吸收程度和吸收层厚度的关系收层厚度的关系A Ab b光的吸收程度和吸收光的吸收程度和吸收物浓度之间的关系物浓度之间的关系 A A c c 朗伯朗伯比耳定律比耳定律 A= A= bcbc吸光光度法的理论基础和定量测定的依据吸光光度法的理论基础和定量测定的依据朗伯朗伯(Lambert)(Lambert)比耳比耳(Beer)(Beer)34A A：吸光度吸光度
27、 - - 溶液对光的吸收程度溶液对光的吸收程度b b：液层厚度：液层厚度( (光程长度光程长度,cm),cm)c c：溶液的摩尔浓度，：溶液的摩尔浓度，molmolL L：摩尔吸光系数摩尔吸光系数，L Lmolmolcmcm；三、光的吸收定律三、光的吸收定律Alg（I0/It)= b c浓度为浓度为1 mol/L1 mol/L、液层厚度为、液层厚度为1cm1cm时该溶液在某一波长下的吸光度时该溶液在某一波长下的吸光度Alg（I0/It)= a b cc c：溶液的浓度，：溶液的浓度，g g L L a a：吸光系数，：吸光系数，L L g g cm cm 浓度为浓度为1 g/L1 g/L、液层
28、厚度为、液层厚度为1cm1cm时时该溶液在某一波长下的吸光度该溶液在某一波长下的吸光度a a =/M （MM为摩尔质量）为摩尔质量） 35摩尔吸光系数摩尔吸光系数三、光的吸收定律三、光的吸收定律不随浓度不随浓度c c和光程长度和光程长度b b的改变而改变，的改变而改变，在温度在温度和波长等条件一定时，和波长等条件一定时，仅与吸收物质本身的仅与吸收物质本身的性质有关性质有关同一吸收物质在不同波长下的同一吸收物质在不同波长下的值是不同的。值是不同的。在最大吸收波长在最大吸收波长maxmax处的摩尔吸光系数，常处的摩尔吸光系数，常以以maxmax表示表示。代表。代表可能达到的最大灵敏度。可能达到的最
29、大灵敏度。maxmax越大表明光度法测定该物质灵敏度越高越大表明光度法测定该物质灵敏度越高10105 5：超高灵敏；超高灵敏；=(6=(61010）10104 4 ：高灵敏高灵敏210 10 2 2 mol/L mol/L 时，吸光质点间可能时，吸光质点间可能发生缔合等相互作用，直接影响了对光的吸收。发生缔合等相互作用，直接影响了对光的吸收。溶液中存在着离解、聚合、互变异构、配合物的溶液中存在着离解、聚合、互变异构、配合物的形成等化学平衡时。使吸光质点的浓度发生变化，形成等化学平衡时。使吸光质点的浓度发生变化，影响吸光度影响吸光度40例：例： 铬酸盐或重铬酸盐溶液中存在下列平衡：铬酸盐或重铬酸
30、盐溶液中存在下列平衡： CrCr4 42- 2- 2 2H H = = Cr Cr2 27 72- 2- H H2 2溶液中溶液中CrCr4 42-2-、 CrCr2 27 72-2-的颜色不同，吸光性质的颜色不同，吸光性质也不相同也不相同, ,故溶液故溶液pH pH 对测定有重要影响对测定有重要影响. .41四、紫外可见分光光度计四、紫外可见分光光度计42四、紫外可见分光光度计四、紫外可见分光光度计43Hitachi U 3010 紫外可见分光光度计紫外可见分光光度计普析通用普析通用 TU-1221型型紫外可见分光光度计紫外可见分光光度计四、紫外可见分光光度计四、紫外可见分光光度计44波长波
31、长330800 nm722722型光栅分光光度计型光栅分光光度计四、紫外可见分光光度计四、紫外可见分光光度计光度计的基本结构光度计的基本结构光源光源单色器单色器狭狭缝缝样品室样品室检测器检测器46显示屏显示屏波长调节旋钮波长调节旋钮比色池架比色池架四、紫外可见分光光度计四、紫外可见分光光度计47 在整个紫外光区或可见光谱区可以发射在整个紫外光区或可见光谱区可以发射 连续连续 光谱光谱 具有足够的辐射强度具有足够的辐射强度 较好的稳定性较好的稳定性 较长的使用寿命较长的使用寿命可见光区：钨灯作为光源，其辐射波长可见光区：钨灯作为光源，其辐射波长 范围在范围在3203202500 nm2500 n
32、m。紫外区：氢、氘灯，发射紫外区：氢、氘灯，发射185185400 nm400 nm 的连续光谱。的连续光谱。光源光源48 将光源发射的复合光分解成单色光并将光源发射的复合光分解成单色光并可从中选出一任波长单色光的光学系统。可从中选出一任波长单色光的光学系统。单色器单色器棱镜、光栅棱镜、光栅狭缝狭缝狭缝狭缝是指由一对隔板在光通路上形成的缝隙，用来调是指由一对隔板在光通路上形成的缝隙，用来调节入射单色光的纯度和强度，也直接影响分辩力。节入射单色光的纯度和强度，也直接影响分辩力。 出射狭缝的宽度通常有两种表示方法：出射狭缝的宽度通常有两种表示方法：一为狭缝的实际宽度，一为狭缝的实际宽度，以毫米（以
33、毫米（mm）表示，另一种为光谱频带宽度，即指由出射狭）表示，另一种为光谱频带宽度，即指由出射狭缝射出光束的光谱宽度，以毫微米缝射出光束的光谱宽度，以毫微米nm表示。例如，出射狭缝的表示。例如，出射狭缝的宽度是宽度是6nm，并不是说出射狭缝的宽度是，并不是说出射狭缝的宽度是6nm，而是指由此狭，而是指由此狭缝射出的光具有缝射出的光具有6nm的光谱带宽。的光谱带宽。50样品室样品室在紫外区须采用石英池，在紫外区须采用石英池，可见区一般用玻璃池。可见区一般用玻璃池。51 利用光电效应将透过吸收池的光信号变成利用光电效应将透过吸收池的光信号变成可测的电信号可测的电信号检测器检测器光电池、光电管或光电倍
34、增管。光电池、光电管或光电倍增管。结果显示记录系统结果显示记录系统检流计、数字显示、微机进行仪检流计、数字显示、微机进行仪器自动控制和结果处理器自动控制和结果处理单光束仪器单光束仪器HW红蓝S1S2单色器单色器样品室样品室单光束仪器的缺点：单光束仪器的缺点： 操作麻烦：操作麻烦：空白空白IO样品样品I任一波长任一波长 不能进行吸收光谱的自动扫描不能进行吸收光谱的自动扫描光源不稳定性影响测量精密度光源不稳定性影响测量精密度双光束仪器双光束仪器IOI双光束仪器的特点和不足：双光束仪器的特点和不足： 测量方便，不需要更换吸收池测量方便，不需要更换吸收池 补偿了仪器不稳定性的影响补偿了仪器不稳定性的影
35、响 实现了快速自动吸收光谱扫描实现了快速自动吸收光谱扫描 不能消除试液的背景成分吸收干扰不能消除试液的背景成分吸收干扰双波长仪器双波长仪器切光器 1 2采用双单色器采用双单色器 /nmA0200 300 400待测成分待测成分干扰成分干扰成分 1 2消除消除光谱重叠干扰光谱重叠干扰A 1 = Aa 1 + Ai 1 A 2 = Aa 2 + Ai 2 Ai 1 = Ai 2 A = A 1- A 2 = Aa 2 - Aa 1 =（ a 1 - a 2）bCa消除了共存组分的干扰消除了共存组分的干扰双波长仪器能否消除背景干扰？双波长仪器能否消除背景干扰？A 1 = lg I0/ I1 = 1b
36、C + AbA 2 = lg I0/ I2 = 2bC + Ab式中式中 Ab 为背景吸收或干扰物质的吸收为背景吸收或干扰物质的吸收若波长选择合适，若波长选择合适， 1和和 2处处 Ab相同相同则则 A = lg I1/ I2 =（ 1 - 2）bC因此测量两波长因此测量两波长吸光度之差，就吸光度之差，就消除了背景吸收消除了背景吸收的干扰。的干扰。显色反应及显色条件的选择显色反应及显色条件的选择显色反应显色反应将待测组分转变成有色化合物的反应将待测组分转变成有色化合物的反应显色剂显色剂与待测组分形成有色化合物的试剂与待测组分形成有色化合物的试剂五、无机分析应用五、无机分析应用显色反应类型显色反
37、应类型络合反应络合反应氧化还原反应氧化还原反应取代反应取代反应缩合反应缩合反应选择要素选择要素灵敏度高灵敏度高( ( 大大) 选择性好选择性好( (无特效显色剂无特效显色剂) )有色生成物稳定有色生成物稳定组成恒定组成恒定(不同络合比颜色不不同络合比颜色不同同) 显色剂在测定波长处无明显吸收显色剂在测定波长处无明显吸收有色化合物与显色剂颜色对比度大，要求有色化合物与显色剂颜色对比度大，要求 60nm 60nm。 62显色条件的选择显色条件的选择1. 1.显色剂用量显色剂用量2.2.反应体系的酸度反应体系的酸度 影响金属离子和显色剂的存在形式、影响金属离子和显色剂的存在形式、络合物组成、稳定性及
38、反应进行程度络合物组成、稳定性及反应进行程度显色条件的选择显色条件的选择3.3.显色时间显色时间4.4.显色温度显色温度5.5.溶剂溶剂6.6.干扰的消除干扰的消除选择适当的显色反应条件选择适当的显色反应条件加入掩蔽剂加入掩蔽剂分离干扰离子分离干扰离子( (萃取法、离子交换法、吸附法等）萃取法、离子交换法、吸附法等）吸光度测量条件的选择吸光度测量条件的选择1. 1.选择适当的入射光波长选择适当的入射光波长 一般应该选择一般应该选择maxmax为入射光波长。但如果为入射光波长。但如果maxmax处有共存组分干扰时，则应考虑选择灵敏处有共存组分干扰时，则应考虑选择灵敏度稍低但能避免干扰的入射光波长
39、度稍低但能避免干扰的入射光波长。2.2.控制适宜的吸光度（读数范围）控制适宜的吸光度（读数范围）T Tminmin36.8%, 36.8%, A Aminmin0.4340.434（吸光度测量误差最小）（吸光度测量误差最小）最佳读数范围最佳读数范围T T %=70 %=70 1010A A = 0.15= 0.150.850.85具体待定具体待定65 3.3.选择合适的参比溶液选择合适的参比溶液若仅待测组分与显色剂反应产物有吸收，其它若仅待测组分与显色剂反应产物有吸收，其它试剂均无吸收，用纯溶剂（水试剂均无吸收，用纯溶剂（水) )作参比溶液；作参比溶液；若显色剂或其它试剂略有吸收，试液本身无吸
40、若显色剂或其它试剂略有吸收，试液本身无吸收，用收，用“试剂空白试剂空白”( (不加试样溶液不加试样溶液) )作参比溶液；作参比溶液；若待测试液有吸收，而显色剂等无吸收，则若待测试液有吸收，而显色剂等无吸收，则可用可用“试样空白试样空白”( (不加显色剂不加显色剂) )作参比溶液作参比溶液。66定性分析定性分析结构分析结构分析标准谱图对照标准谱图对照经验规则计算经验规则计算官能团鉴定官能团鉴定顺反异构体的确定顺反异构体的确定互变异构体的确定互变异构体的确定五、有机分析应用五、有机分析应用67化合物的定性分析 利用紫外光谱可以推导有机化合物的分子骨利用紫外光谱可以推导有机化合物的分子骨架中是否含有
41、架中是否含有共轭结构共轭结构体系体系, ,如如C=CC=CC=CC=C、C=CC=CC=OC=O、苯环等。利用紫外光谱鉴定有机苯环等。利用紫外光谱鉴定有机化合物远不如利用红外光谱有效，因为很多化合化合物远不如利用红外光谱有效，因为很多化合物在紫外没有吸收或者只有微弱的吸收，并且紫物在紫外没有吸收或者只有微弱的吸收，并且紫外光谱一般比较简单，特征性不强。利用紫外光外光谱一般比较简单，特征性不强。利用紫外光谱可以用来检验一些具有大的共轭体系或发色官谱可以用来检验一些具有大的共轭体系或发色官能团的化合物，可以作为其他鉴定方法的补充。能团的化合物，可以作为其他鉴定方法的补充。鉴定化合物主要是根据光谱图
42、上的一些特征吸收，鉴定化合物主要是根据光谱图上的一些特征吸收，特别是最大吸收波长特别是最大吸收波长maxmax即摩尔吸光系数即摩尔吸光系数值，值，来进行鉴定。来进行鉴定。68鉴定的方法有两种：鉴定的方法有两种：（1 1）与标准物、标准谱图对照：将样品和标准物）与标准物、标准谱图对照：将样品和标准物以同一溶剂配制相同浓度溶液，并在同一条件以同一溶剂配制相同浓度溶液，并在同一条件下测定，比较光谱是否一致。下测定，比较光谱是否一致。（2 2）吸收波长和摩尔吸光吸收：如果样品和标）吸收波长和摩尔吸光吸收：如果样品和标准物的吸收波长相同，摩尔吸光吸收也相同，准物的吸收波长相同，摩尔吸光吸收也相同，可以认
43、为样品和标准物是同一物质。可以认为样品和标准物是同一物质。化合物的定性分析化合物的定性分析69若在若在200200750nm750nm波长范围内无吸收峰，则可能是波长范围内无吸收峰，则可能是直链烷烃、环烷烃、饱和脂肪族化合物或仅含一个直链烷烃、环烷烃、饱和脂肪族化合物或仅含一个双键的烯烃等。不含共轭体系，无醛、酮、溴、碘。双键的烯烃等。不含共轭体系，无醛、酮、溴、碘。官能团鉴定官能团鉴定若在若在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 -1cmcm-1 -1), ),（n n跃迁），则可能含有跃迁），则可能含
44、有一个简单非共轭且含有一个简单非共轭且含有n n电子的生色团，如羰基。电子的生色团，如羰基。若在若在2 20 0300nm300nm波长范围内有中等强度的吸波长范围内有中等强度的吸收峰则可能含苯环。收峰则可能含苯环。化合物的结构分析化合物的结构分析70若在若在210210250nm250nm波长范围内有强吸收峰，则波长范围内有强吸收峰，则可能含有可能含有2 2个共轭双键；若在个共轭双键；若在260260300nm300nm波长范波长范围内有强吸收峰，则说明该有机物含有围内有强吸收峰，则说明该有机物含有3 3个或个或3 3个个以上共轭双键。以上共轭双键。若该有机物的吸收峰延伸至可见光区，则该有若
45、该有机物的吸收峰延伸至可见光区，则该有机物可能是长链共轭或稠环化合物。机物可能是长链共轭或稠环化合物。化合物的结构分析化合物的结构分析71五、有机分析应用五、有机分析应用异构体的确定异构体的确定反式异构体反式异构体的的max max 和和maxmax大于顺式异构体大于顺式异构体化合物纯度的检验化合物纯度的检验氢键强度的测定氢键强度的测定成分分析成分分析72异构体的确定 对于构造异构体，可以通过经验规则对于构造异构体，可以通过经验规则计算出计算出maxmax值与实测值比较，即可证实化值与实测值比较，即可证实化合物是哪种异构体。对于顺反异构体，一合物是哪种异构体。对于顺反异构体，一般来说，某一化合
46、物的般来说，某一化合物的反式异构体反式异构体的的maxmax和和maxmax大于顺式异构体。另外还有互变异大于顺式异构体。另外还有互变异构体，常见的互变异构体有酮烯醇式互构体，常见的互变异构体有酮烯醇式互变异构，如乙酰乙酸乙酯的酮烯醇式互变异构，如乙酰乙酸乙酯的酮烯醇式互变异构。变异构。73成分分析 紫外光谱在有机化合物的成分分析方紫外光谱在有机化合物的成分分析方面的应用比其在化合物定性鉴定方面具面的应用比其在化合物定性鉴定方面具有更大的优越性，方法的灵敏度高，准有更大的优越性，方法的灵敏度高，准确性和重现性都很好，应用非常广泛。确性和重现性都很好，应用非常广泛。只要对近紫外有吸收或可能有吸收
47、的化只要对近紫外有吸收或可能有吸收的化合物，均可用紫外分光光度法进行测定，合物，均可用紫外分光光度法进行测定，定量基础朗伯定量基础朗伯- -比尔定律。比尔定律。 六、仪器操作一、定性分析 不同物质结构不同或者说其分子能级的能量(各种能级能量总和)或能量间隔各异，因此不同物质将选择性地吸收不同波长或能量的外来辐射，这是UV-Vis定性分析的基础。 定性分析具体做法是让不同波长的光通过待测物，经待测物吸收后，测量其对不同波长光的吸收程度(吸光度A)，以吸光度A为纵坐标，辐射波长为横坐标作图，得到该物质的吸收光谱或吸收曲线，据吸收曲线的特性(峰强度、位置及数目等)研究分子结构。-胡罗卜素咖啡因阿斯匹
48、林丙酮 几种化合物的分子吸收光谱图二、定量分析1. 单组份定量方法 1）标准曲线法(职业卫生检测中常用)： 用标准样品配制成不同浓度的标准系列，在与待测组分相同的条件下，测量吸光度，用吸光度对样品浓度绘制标准曲线标准曲线的斜率即为绝对校正因子。在测定样品中的组分含量时，要用与绘制标准曲线完全相同的条件测量吸光度，然后根据吸光度在标准曲线上直接读出样品组分的浓度。 2）标准对比法： 该法是标准曲线法的简化，即只配制一个浓度为cs的标准溶液，并测量其吸光度，求出吸收系数k，然后由Ax=kcx求出cx 该法只有在测定浓度范围内遵守L-B定律，且cx与cs大致相当时，才可得到准确结果。二、岛津二、岛津
49、UV2550UV2550定量分析步骤（标准曲线法）定量分析步骤（标准曲线法）1.1.先开主机，然后再打开先开主机，然后再打开UVPROBEUVPROBE软件；软件；2.2.启动启动UVPROBEUVPROBE以后，点击界面下方以后，点击界面下方“连接连接”进行仪器连接，进行仪器连接，仪器进行连接检查，待检查全部通过后，点击仪器进行连接检查，待检查全部通过后，点击“OK”“OK”3.3.点击点击“光度测定光度测定”；4.4.点击点击“方法方法”，波长设定为通过光谱检测到所测样品的最，波长设定为通过光谱检测到所测样品的最大吸收波长大吸收波长, ,然后加入波长，类型多选择为然后加入波长，类型多选择为
50、“多点多点”，WL1=WL1=最大波长。最大波长。 点击点击“下一步下一步”，（注：根据所测样品，（注：根据所测样品对相应的参数进行设定），对相应的参数进行设定），“方法方法”设定完后，点击设定完后，点击“关关闭闭”；5.5.将两个空白参比放入光束吸收池架；将两个空白参比放入光束吸收池架；6.6.点击点击“自动调零自动调零”；7.7.双击标准表中的任意位置激活标准表，在表头位置将显示双击标准表中的任意位置激活标准表，在表头位置将显示激活；激活；8.8.点击下拉菜单中的点击下拉菜单中的II- - 扣空白；扣空白；9.9.在标准表中依次输入标准系列在标准表中依次输入标准系列IDID；10.10.读
