1、11:39:37仪仪 器器 分分 析析第二章第二章 紫外紫外-可见吸可见吸收光谱法收光谱法2.1 2.1 紫外紫外-可见吸收光谱法基础可见吸收光谱法基础2.2 2.2 紫外紫外-可见分光光度计可见分光光度计2.3 2.3 吸收带类型与溶剂效应吸收带类型与溶剂效应2.4 2.4 紫外紫外-可见吸收光谱的应用可见吸收光谱的应用UV-VIS spectrophotometry11:39:37第二章 紫外-可见吸收光谱法UV-VIS spectrophotometry2.1.1 2.1.1 紫外紫外-可见吸收光谱基可见吸收光谱基础础2.1.32.1.3紫外紫外-可见吸收光谱法基可见吸收光谱法基本原理本
2、原理2.1.3 2.1.3 光吸收定律光吸收定律第一节第一节 紫外紫外-可见吸收光谱可见吸收光谱法基法基础础Base of UV-VIS spectrometry11:39:37第一节第一节 紫外紫外-可见吸收光谱法基础可见吸收光谱法基础基于物质光学性质基于物质光学性质(电磁辐射或物质与辐射作用电磁辐射或物质与辐射作用)而而建立起来的分析方法称之。建立起来的分析方法称之。吸收光谱分析吸收光谱分析、发射光谱分析发射光谱分析光学分析法：光学分析法：在光在光(或能量或能量)作用下，通过测定物质产生作用下，通过测定物质产生(发射、发射、吸收或散射吸收或散射)光的波长和强度来进行定性、定量分光的波长和强
3、度来进行定性、定量分析的方法。析的方法。内部能级变化内部能级变化.光谱分光谱分析法或析法或光谱法光谱法非光谱非光谱分析法分析法改变电磁波的传播方向、速度等物理性质进行分改变电磁波的传播方向、速度等物理性质进行分析的方法。析的方法。内部能级不变化内部能级不变化,仅电磁辐射性质改变仅电磁辐射性质改变 分子光谱分析分子光谱分析、原子光谱分析原子光谱分析按作用物分按作用物分:按能级跃迁方向：按能级跃迁方向：按波长不同分：按波长不同分：红外红外、可见光、紫外光谱法等、可见光、紫外光谱法等11:39:372.1.1概述（基本概念）概述（基本概念）（一）电磁辐射和电磁波谱（一）电磁辐射和电磁波谱1电磁辐射（
4、电磁波，光是其中一种）电磁辐射（电磁波，光是其中一种）：以巨大速度通过空间、：以巨大速度通过空间、不需要任何物质作为传播媒介的一种粒子流（能量）。不需要任何物质作为传播媒介的一种粒子流（能量）。2电磁辐射的性质：具有波、粒二向性电磁辐射的性质：具有波、粒二向性1c，chhE波动性：光的反射、折射、偏振、干涉衍射现象。波动性：光的反射、折射、偏振、干涉衍射现象。微粒性：光的吸收、放射、光电效应等现象。光子能量微粒性：光的吸收、放射、光电效应等现象。光子能量:E 1/，E 是波数，是波数，C=2.9979108m/s11:39:38紫紫 外外-可见可见 光在电磁波谱中的位置光在电磁波谱中的位置电磁
5、辐射本质是一样的，区别在于频率不一样。电磁辐射本质是一样的，区别在于频率不一样。按波长不同排列起来就形成电磁波谱。按波长不同排列起来就形成电磁波谱。高能辐射区 射线 能量最高，来源于核能级跃迁 射线 来自内层电子能级的跃迁 光学光谱区 紫外光 来自原子和分子外层电子能级的跃迁 可见光 红外光 来自分子振动和转动能级的跃迁 波谱区 微波 来自分子转动能级及电子自旋能级跃迁 无线电波 来自原子核自旋能级的跃迁(10-310nm)(10nm10m)(0.1cm1000m)电磁波谱：电磁波谱：射线射线 X 射线射线紫外光紫外光可见光可见光红外光红外光微波微波无线电波无线电波10-2 0.1nm 10
6、nm 102 nm 103nm 0.1 cm 100cm 1 cm 103 m|波长波长短短长长11:39:38（二（二）原子光谱与分子光谱原子光谱与分子光谱1、原子光谱原子光谱：气态原子或离子外层电子在不同能级间跃迁而产生气态原子或离子外层电子在不同能级间跃迁而产生的光谱。包括：原子吸收、原子放射、原子荧光光谱等。的光谱。包括：原子吸收、原子放射、原子荧光光谱等。原子吸收辐射能条件：原子吸收辐射能条件：EchchhEEE12原子光谱为一条条彼此分立的原子光谱为一条条彼此分立的线状光谱线状光谱。2、分子光谱：分子光谱：在辐射能作用下，分子内能级间的跃起迁产生的在辐射能作用下，分子内能级间的跃起
7、迁产生的光谱。包括：分子吸收、分子荧光光谱等。光谱。包括：分子吸收、分子荧光光谱等。分子光谱产生的机制与原子光谱相同，但复杂得多，包括：电子分子光谱产生的机制与原子光谱相同，但复杂得多，包括：电子运动、原子间振动、分子转动三种不同运动。运动、原子间振动、分子转动三种不同运动。11:39:38分子分子吸收外来吸收外来辐射能辐射能后，其后，其能量改变（能量改变（E）为：为：E=Ee+Ev+Er对多数分子而言，对多数分子而言，Ee（电子）约为电子）约为1-20ev，紫外可见紫外可见 Ev（振动）约为振动）约为0.05-1ev，近红外、中红外区近红外、中红外区 Er（转动）小于转动）小于0.05ev，
8、远红外、微波区远红外、微波区 Ee Ev Er因无法获得纯粹的振动光谱和电子光谱，因无法获得纯粹的振动光谱和电子光谱，故故分子光谱为分子光谱为带状带状光谱。光谱。分子光谱分子光谱11:39:38（三（三）吸收光谱与发射光谱吸收光谱与发射光谱1、吸收光谱：、吸收光谱：物质由基态跃迁至激发态时，对辐射能选择性吸收物质由基态跃迁至激发态时，对辐射能选择性吸收而得到的原子或分子光谱。而得到的原子或分子光谱。*MhM 吸收辐射能量基态光激发态 吸收光谱(1)紫外分光光度法紫外分光光度法(UV):(200400nm),用于有机物定性、定量、用于有机物定性、定量、结构分析。结构分析。(2)可见分光光度法可见
9、分光光度法(Vis):(400760nm),用于有色物质定量分析。用于有色物质定量分析。(3)红外分光光度法红外分光光度法(IR):(2.550m),用于有机物结构分析。用于有机物结构分析。(4)核磁共振谱核磁共振谱(NMR)：原子核吸收无线电波，发生核自旋级跃原子核吸收无线电波，发生核自旋级跃 迁，产生光谱。用于分子结构分析。迁，产生光谱。用于分子结构分析。11:39:38原子吸收原子吸收/发射光谱法：原子外层电子能级跃迁发射光谱法：原子外层电子能级跃迁分子吸收分子吸收/发射光谱法：分子外层电子能级跃迁发射光谱法：分子外层电子能级跃迁物质由激发态跃迁至基态而产生的原子或分子光谱。物质由激发态
10、跃迁至基态而产生的原子或分子光谱。包括：原子发射光谱、原子或分子荧光光谱、分子磷包括：原子发射光谱、原子或分子荧光光谱、分子磷光光谱等。光光谱等。光基态激发态释放能量发光hMM*发射光谱2、发射光谱：、发射光谱：11:39:382.1.2 物质对光的选择性吸收物质对光的选择性吸收物质的颜色由物质与光的相互作用方式决定。物质的颜色由物质与光的相互作用方式决定。人眼能感觉到的光称可见光，波长范围是：人眼能感觉到的光称可见光，波长范围是：400760nm。表表13-2让白光通过棱镜，能色散出红、橙、黄、绿、蓝、紫等各色光。让白光通过棱镜，能色散出红、橙、黄、绿、蓝、紫等各色光。单色光：单色光：单一波
11、长的光单一波长的光复合光：复合光：由不同波长的光组合而成的光，如白光。由不同波长的光组合而成的光，如白光。光的互补：光的互补：若两种不同颜色的单色光按一定比例混合得到若两种不同颜色的单色光按一定比例混合得到白光白光，称这两种单色光为称这两种单色光为互补色光互补色光，这种现象称为，这种现象称为光的互补光的互补。11:39:38即物质的颜色是它所吸收光的互补色。即物质的颜色是它所吸收光的互补色。无色溶液：透过所有颜色的光无色溶液：透过所有颜色的光有色溶液：透过光的颜色有色溶液：透过光的颜色黑色：黑色：吸收所有颜色的光吸收所有颜色的光白色：白色：反射所有颜色的光反射所有颜色的光物质的本色物质的本色1
12、1:39:39完全吸收完全吸收完全透过完全透过吸收黄光吸收黄光光谱示意光谱示意表观现象示意表观现象示意复合光复合光蓝光蓝光无色无色黑色黑色物质的颜色与光的关系物质的颜色与光的关系11:39:39 基于物质吸收基于物质吸收紫外或可见光紫外或可见光引起分子中价电子跃迁、产引起分子中价电子跃迁、产生分子吸收光谱与物质组分之间的关系建立起来的分析方生分子吸收光谱与物质组分之间的关系建立起来的分析方法，称为法，称为紫外可见分光光度法紫外可见分光光度法（UV-UV-visvis）。）。2.1.3 2.1.3 紫外紫外-可见分光光度法特点可见分光光度法特点（1）灵敏度高，可测到灵敏度高，可测到10-7g/m
13、l。（2）准确度好，相对误差为准确度好，相对误差为1%-5%，满足微量组分测定要求。，满足微量组分测定要求。（3）选择性好，多种组分共存，无需分离直接测定某物质。）选择性好，多种组分共存，无需分离直接测定某物质。（4）操作简便、快速、选择性好、仪器设备简单、便宜。操作简便、快速、选择性好、仪器设备简单、便宜。（5）应用广泛，无机、有机物均可测定。应用广泛，无机、有机物均可测定。11:39:39第二章 紫外-可见吸收光谱法UV-VIS spectrophotometry第二节第二节 紫外紫外-可见分光光度可见分光光度法的基本原理法的基本原理2.2.12.2.1透光率（透光度）和吸收透光率（透光度
14、）和吸收度度2.2.22.2.2光的吸收定律光的吸收定律2.2.32.2.3吸光系数吸光系数2.2.4 2.2.4 吸收光谱（吸收曲线）吸收光谱（吸收曲线）2.2.52.2.5偏离光的吸收定律原因偏离光的吸收定律原因11:39:39第二节第二节 紫外紫外-可见分光光度法的基本原理可见分光光度法的基本原理2.2.1 透光率（透光度）和吸收度透光率（透光度）和吸收度透光率透光率T T定义：定义：T 取值为取值为0.0%100.0%T=0.0%：光全吸收光全吸收T=100.0%：光全透过：光全透过吸光度（吸收度）吸光度（吸收度）A AT=ItI0100%显然，显然，TT，溶液吸收度溶液吸收度；T T
15、，溶液吸收度，溶液吸收度。即透光率即透光率T T反映溶液对光吸收程度，通常用反映溶液对光吸收程度，通常用1/1/T T反映吸光度。反映吸光度。定义：定义：A=lg1T=-lgT=lgI0ItA=-lgT,T=10-AtI0=It+Ia+Ir吸收光吸收光反射光反射光透过光透过光 Ia T T与与A A关系：关系：IrA1/TA1/T，T=0T=0，A=A=，T=100%T=100%，A=0A=011:39:392.2.2 光的吸收定律光的吸收定律朗伯朗伯(Lambert)和比尔和比尔(Beer)分别于分别于1760年和年和1852年研究吸光度年研究吸光度与溶液厚度和其浓度的定量关系：与溶液厚度和
16、其浓度的定量关系：朗伯定律：朗伯定律：A=k1 L比尔定律：比尔定律：A=k1 CA=k C L 一束平行单色光通过一均匀、非散射的吸光物质溶液时，在入一束平行单色光通过一均匀、非散射的吸光物质溶液时，在入射光的波长、强度以及溶液温度等保持不变时，该溶液的吸光度射光的波长、强度以及溶液温度等保持不变时，该溶液的吸光度A A与其浓度与其浓度C C及液层厚度及液层厚度L L的乘积成正比。的乘积成正比。入射光为单色光，适用于可见、红外、紫外光。入射光为单色光，适用于可见、红外、紫外光。均匀、无散射溶液、固体、气体。均匀、无散射溶液、固体、气体。吸光度吸光度A A具有加和性。具有加和性。A Aa+b+
17、ca+b+c=A Aa a +A Ab b +A+Ac c 注意注意!适用范围适用范围朗伯朗伯-比尔定律比尔定律:L2L时，时，A、T？2AA=-lgT,T=10-A=10-kcL吸光吸光系数系数浓度浓度液层液层厚度厚度T211:39:39（1 1）一定条件下是一个特征常数。）一定条件下是一个特征常数。（2 2）在温度和波长等条件一定时，）在温度和波长等条件一定时，仅与物质本身的性质有关，与仅与物质本身的性质有关，与待测物浓度待测物浓度c c和液层厚度和液层厚度L L无关；无关；（3 3）定性和定量分析依据：同一物质在不同波长时）定性和定量分析依据：同一物质在不同波长时值不同。值不同。不同物质
18、在同一波长时不同物质在同一波长时值不同。值不同。maxmax表明了该物质在最大吸收波长表明了该物质在最大吸收波长maxmax处的最大吸光能力。处的最大吸光能力。2.2.3 吸光系数吸光系数1、摩尔吸光系数、摩尔吸光系数 或或Em：在一定在一定下，下，c=1mol/Lc=1mol/L，L=1cmL=1cm时的吸光度。时的吸光度。单位：单位：L/(mol.cm)%1110cmEM%11cmE4、吸光系数的意义、吸光系数的意义:2、百分吸光系数、百分吸光系数/比吸光系数比吸光系数 ：3、两者关系、两者关系:A=k c Lk=A/c L 一定一定下下,c=1%(W/V)c=1%(W/V)，L=1cmL
19、=1cm时的吸光度。单位：时的吸光度。单位：100100ml/g.cm ml/g.cm 1g/100ml当待测组分摩尔质量不清楚时采当待测组分摩尔质量不清楚时采用百分吸光系数法更合适。简单用百分吸光系数法更合适。简单来说就是来说就是E1%1cm值无论待测物值无论待测物已知还是未知都可测得。已知还是未知都可测得。11:39:391定义：以定义：以A为纵坐标，为纵坐标，为横坐标为横坐标，绘制的绘制的A曲线。曲线。2.2.4 吸收光谱（吸收曲线）吸收光谱（吸收曲线）2吸收光谱术语吸收光谱术语：吸收峰吸收峰max ,吸收谷吸收谷min 肩峰肩峰sh ,末端吸收末端吸收 强带：强带：max104，弱带：
20、弱带：max0.01(0.01mol/L)mol/L)会使会使C C与与A A关系偏离定律：关系偏离定律：粒子相互作用加强，吸光能力改变。粒子相互作用加强，吸光能力改变。溶液对光的折射率显著改变。溶液对光的折射率显著改变。（二）光学因素（二）光学因素1非单色光的影响：入射光为单色光是应用该定律的重要前提：非单色光的影响：入射光为单色光是应用该定律的重要前提：2杂散光的影响：仪器本身缺陷；光学元件污染造成。杂散光的影响：仪器本身缺陷；光学元件污染造成。3反射和散色光的影响：散射和反射使反射和散色光的影响：散射和反射使T，A，吸收光谱变形。吸收光谱变形。通常可用空白对比校正消除。通常可用空白对比校
21、正消除。4非平行光的影响：使光程非平行光的影响：使光程，A，吸收光谱变形。吸收光谱变形。（一）化学因素（一）化学因素朗朗比耳定律假定所有的吸光质点之间不发生相互作用；比耳定律假定所有的吸光质点之间不发生相互作用；11:39:40第二章 紫外-可见吸收光谱法UV-VIS spectrophotometry第三节第三节 紫外紫外-可见分光光度计可见分光光度计 UV-VIS spectrophotometer2.3.1 2.3.1 仪器仪器2.3.2 2.3.2 基本组成基本组成2.3.3 2.3.3 分光光度计分光光度计的类型的类型11:39:402.2.1 仪器仪器 紫外-可见分光光度计2.2
22、紫外紫外-可见分光光度计可见分光光度计11:39:40光路图光路图11:39:402.2.2 基本组成基本组成 general process光源光源单色器单色器试样室试样室检测器检测器显示显示1.1.光源光源 在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光谱，具有足够的辐射强度，较好的稳定性，较长的使用寿命。可见光区：钨灯作为光源，其辐射波长范围在3202500 nm。紫外区紫外区：氢、氘灯。发射185400 nm的连续光谱。11:39:40 2.2.单色器单色器 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。入射狭缝入射狭缝：光源的光由此进入单色器。准光装置准光装置：透镜或
23、返射镜使入射光成为平行光束。色散元件色散元件：将复合光分解成单色光；棱镜或光栅。聚焦装置：聚焦装置：透镜或凹面反射镜，将分光后所得单色光聚焦至出射狭缝。出射狭缝出射狭缝。11:39:403.3.试样室试样室 试样室：吸收池(比色皿)+池架附件。吸收池：石英池，玻璃池。在紫外区须采用石英池，可见区一般用玻璃池。4.4.检测器检测器 利用光电效应将透过吸收池的光信号变成可测的电信号，常用的有光电池、光电管或光电倍增管。5.5.结果显示记录系统结果显示记录系统 检流计、数字显示、微机进行仪器自动控制和结果处理。11:39:402.2.3 分光光度计的类型1.1.单光束单光束 简单，价廉，适于在给定波
24、长处测量吸光度或透光度，一般不能作全波段光谱扫描，要求光源和检测器具有很高的稳定性。2.2.双光束双光束 自动记录，快速全波段扫描。可消除光源不稳定，检测器灵敏度变化等因素的影响，特别适合于结构分析。复杂，价高。11:39:40光光路路图图11:39:403.3.双波长双波长 将不同波长的两束将不同波长的两束单色光单色光(1 1、2 2)快快束交替通过同一吸收束交替通过同一吸收池而后到达检测器。池而后到达检测器。产生交流信号。无需产生交流信号。无需参比池。参比池。=12 nm。两波长同时扫描即可两波长同时扫描即可获得导数光谱。获得导数光谱。11:39:40第二章 紫外-可见吸收光谱法UV-VI
25、S spectrophotometry第三节第三节 吸收吸收带类型与溶剂效应带类型与溶剂效应Kinds of absorption band and solvent effect2.3.1 2.3.1 电子跃迁和吸收带类型电子跃迁和吸收带类型2.3.2 2.3.2 紫外紫外-可见吸收光谱常可见吸收光谱常用术语用术语2.3.3 2.3.3 影响紫外影响紫外-可见光谱的可见光谱的因因素素11:39:40 有机化合物的紫外-可见吸收光谱是三种电子、四种跃迁的结果：电子、电子、电子、电子、n电子电子。分子轨道理论分子轨道理论：成键轨道反键轨道，非键轨道。当外层电子吸收紫外或可见辐射后，就从基态向激当外
26、层电子吸收紫外或可见辐射后，就从基态向激发态发态(反键轨道反键轨道)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 p p *RKE,Bnp p ECOHnp p H2.3 吸收吸收带类型与溶剂效应带类型与溶剂效应11:39:402.3.1 紫外-可见吸收光谱常用术语 在在200200800 800 nmnm近紫外和可见区域内近紫外和可见区域内无吸收的基团。只具有只具有键电子或具有键电子或具有键电子和键电子和n n非键电子的基团为非非键电子的基团为非发色团；发色团；一般指的是饱和碳氢化合物和大部分含有一般指的是饱和碳氢化合物和大部分含有O，N，S，X
27、等杂原子的饱和化合物；等杂原子的饱和化合物；对应的跃迁类型对应的跃迁类型*跃迁和跃迁和nn*跃迁，大部分都出跃迁，大部分都出现在远紫外区。现在远紫外区。1.1.非发色团非发色团11:39:402.2.发色团发色团 1 在近紫外和可见区域有特征吸收的基团。在近紫外和可见区域有特征吸收的基团。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：CC，CO，CN，NN，NO，NO2等。等。1 一个双键：一个双键：*跃迁跃迁,强吸收，远紫外区。强吸收，远紫外区。多个发色团（共轭）：吸收出现在近紫外区。多个发色团（共轭）：吸收出现在近紫外区。1 发色团对应跃迁类型是发色团对应跃迁类型是*和和
28、nn*。1 在紫外光谱中，发色团并非一定有颜色。在紫外光谱中，发色团并非一定有颜色。11:39:403.3.助色团助色团 1 具有非键电子具有非键电子n n的基团：的基团：NH2，NR2，OH，OR，SR，Cl，SO3H，COOH等；等；1 本身在紫外和可见光区无吸收本身在紫外和可见光区无吸收；1 至少有一对能与至少有一对能与电子相互作用的电子相互作用的n n电子；电子；相当于共轭体系相当于共轭体系 ()，使发色团，使发色团maxmax （红（红移），移），1“助色助色”能力能力：FCH3ClBrOHOCH3NH2 NHCH3 N(CH3)2NHC6H5 O-。11:39:404.4.红移红移
29、-蓝移蓝移红移红移：由取代基或溶剂效应引起的使吸收向长波长方向移动称为红移。蓝移蓝移：使吸收向短波长方向移动称为蓝移。增色增色效应效应max ；减色减色效应效应max ；强带强带 max104 Lmol-1cm-1 弱带弱带max103 Lmol-1cm-1；11:39:402.3.2 电子跃迁和吸收带类型 有机化合物的紫外-可见吸收光谱是三种电子、四种跃迁的结果：电子、电子、电子、电子、n电子电子。分子轨道理论分子轨道理论：成键轨道反键轨道，非键轨道。当外层电子吸收紫外或可见辐射后，就从基态向激发当外层电子吸收紫外或可见辐射后，就从基态向激发态态(反键轨道反键轨道)跃迁。主要有四种跃迁，所需
30、能量跃迁。主要有四种跃迁，所需能量大大小顺序为：小顺序为：n n p p *RKE,Bnp p ECOHnp p HCOHnp p H11:39:401.跃迁跃迁 所需能量最大，所需能量最大，电子只有吸收远紫外线的能电子只有吸收远紫外线的能量才能发生跃迁。量才能发生跃迁。饱和烷烃的分子吸收光谱出现在饱和烷烃的分子吸收光谱出现在远紫外区远紫外区。吸收波长 200 nm。例：例：甲烷max为125 nm,乙烷max为135 nm，环丙烷（饱和烃中最长）max为190 nm。饱和烷烃的分子吸收光谱出现在远紫外区，只能饱和烷烃的分子吸收光谱出现在远紫外区，只能被真空紫外分光光度计检测到；可作为溶剂使用
31、。被真空紫外分光光度计检测到；可作为溶剂使用。2.3.2 电子跃迁和吸收带类型11:39:402.n跃迁跃迁 所需能量较大所需能量较大,但比但比小。小。吸收波长为150250 nm，大部分在远紫外区大部分在远紫外区，近紫，近紫外区仍不易观察到。外区仍不易观察到。含非键电子的含非键电子的饱和烃衍生物(含含N，O，S和卤素等杂和卤素等杂原子原子)均呈现均呈现n*跃迁。跃迁。n*跃迁所需能量取决于带跃迁所需能量取决于带有有n电子的原子的性质以及分子结构。电子的原子的性质以及分子结构。11:39:413.n 跃迁跃迁 由由nn*跃迁产生的吸收带称为跃迁产生的吸收带称为R带(德文德文RadikalRad
32、ikal)。能量最小；能量最小；200200700 700 nmnm；maxmax 10104 Lmol-1cm-1，强吸收。（1）K带（德 Konjugation，共轭）非封闭共轭体系的 p p*跃迁丁二烯（CH2CHCHCH2）K带：max=217nm，max=21 000 Lmol-1cm-1。极性溶剂使极性溶剂使 K 带发生带发生红移。红移。苯乙烯、苯甲醛、乙酰苯等，也都会出现 K 带。11:39:41165nm 217nm p p p p p p p p p(HOMO LUMO)max 共轭烯烃（不多于四个双键）p p*跃迁吸收峰位置可由伍德沃德菲泽规则估算。max=基基+ni i
33、基：由非环或六元环共轭二烯母体决定的基准值。共轭双键体系的共轭双键体系的 跃迁跃迁11:39:41K 带和带和 R 带的区别：带的区别：K 带带max10 000 Lmol-1cm-1以上，而以上，而 R 带带max104 Lmol-1cm-1，而E2带max103 Lmol-1cm-1。11:39:415.5.电荷转移吸收带电荷转移吸收带 电荷转移跃迁：一个电子从体系中的电子给予体（：一个电子从体系中的电子给予体（donatordonator）部分转移到该体系中的电子接受体（部分转移到该体系中的电子接受体（accepteraccepter）产生的跃迁。跃迁所产生的吸收带称为电荷转移吸收带产生
34、的跃迁。跃迁所产生的吸收带称为电荷转移吸收带。特点：吸收强度大（吸收强度大（max104 Lmol-1cm-1 ）。）。Co(NHCo(NH3 3)5 5XXn+n+的紫外的紫外可见吸收光谱可见吸收光谱X=NHX=NH3 3时，时，n=3=3,X=,X=F,Cl,Br,IF,Cl,Br,I时，时，n=2=2 11:39:416.6.配位体场吸收带配位体场吸收带 在配体的配位体场作用下过渡金属离子的在配体的配位体场作用下过渡金属离子的d 轨道和镧轨道和镧系、锕系的系、锕系的 f 轨道裂分，吸收辐射后，产生轨道裂分，吸收辐射后，产生d-d 和和 f-f 跃跃迁。迁。这种这种d-d跃迁所需能量较小，
35、产跃迁所需能量较小，产生的吸收峰多在可见光区，强度较生的吸收峰多在可见光区，强度较弱（弱（max=0.1100 Lmol-1cm-1）。）。f-f 跃迁带在紫外跃迁带在紫外-可见光区，它可见光区，它是镧系、锕系的是镧系、锕系的 4f 或或 5f 轨道裂分出轨道裂分出不同能量的不同能量的 f 轨道之间的电子跃迁而轨道之间的电子跃迁而产生的。产生的。11:39:41电子跃迁类型电子跃迁类型11:39:422.3.3 影响紫外影响紫外-可见光谱的因素可见光谱的因素1.共轭效应的影响共轭效应的影响 电子共轭体系增大，电子离域到多个原子之间，导致-*能量降低。max红移，max增大。取代基越大,分子共平
36、面性越差，空间阻碍使共轭体系破坏，max 蓝移，max减小。2.取代基的影响取代基的影响 给电子基带有未共用电子对的原子的基团给电子基带有未共用电子对的原子的基团。如-NH2,-OH等。未共用电子对的流动性很大，能够和共轭体系中的电子相互作用引起永久性的电荷转移，形成p-共轭，降低了能量，max红移。共轭体系中引入吸电子基团，也产生共轭体系中引入吸电子基团，也产生电子的永久性转移，电子的永久性转移，max红移。红移。电子流动性增加，吸收光子的吸收分数增加，吸收强度增加。给电子基与吸电子基同时存在时，产生分子内电荷转移吸收，max红移，max增加。11:39:423.立体化学效应立体化学效应（1
37、 1）顺反异构顺反异构例：顺式和反式1，2二苯代乙烯的max不同。为什么？顺式顺式1，2-二苯代乙烯的两二苯代乙烯的两个苯环由于空间位阻，使苯个苯环由于空间位阻，使苯环和乙烯双键的共平面性减环和乙烯双键的共平面性减小；而反式小；而反式1，2-二苯代乙二苯代乙烯的两个苯环和乙烯双键共烯的两个苯环和乙烯双键共平面。平面。所以，顺式所以，顺式1，2-二苯二苯代乙烯的代乙烯的p p p p*共轭不如共轭不如反式反式1，2-二苯代乙烯的完二苯代乙烯的完全，即顺式全，即顺式p p p p*跃迁所跃迁所需能量较高。需能量较高。反式反式1，2-二苯代乙烯二苯代乙烯的的max和和max 一般比顺一般比顺式式1，
38、2-二苯代乙烯的大。二苯代乙烯的大。这一特征可用于顺反异这一特征可用于顺反异构体的鉴定。构体的鉴定。立体化学效应是指因空间位阻、构立体化学效应是指因空间位阻、构象、跨环共轭等因素导致吸收光谱红移象、跨环共轭等因素导致吸收光谱红移或蓝移，并伴随增色或减色效应。或蓝移，并伴随增色或减色效应。11:39:42（2 2）空间位阻）空间位阻例：下面两个空间异构体：构型（a）和构型（b）构型（构型（a a）中两个甲基）中两个甲基非常接近，使两个苯环不能非常接近，使两个苯环不能共平面，共轭不完全共平面，共轭不完全。而构型（而构型（b b）中两个苯）中两个苯环可以共平面，共轭完全，环可以共平面，共轭完全，因而
39、强化了共轭作用，所以因而强化了共轭作用，所以maxmax和和maxmax 都增大。都增大。11:39:42（3 3）构象异构）构象异构例：例：取代环己酮的取代环己酮的位位ClCl取代在横键和竖键时取代在横键和竖键时maxmax不同。不同。11:39:42（4 4）互变异构互变异构互变异构体有不同的紫外吸收带位置互变异构体有不同的紫外吸收带位置。例如：乙酰乙酸乙脂的酮例如：乙酰乙酸乙脂的酮-烯式互变异构体中，酮式异构体中的两个羰烯式互变异构体中，酮式异构体中的两个羰基没有共轭，其基没有共轭，其nn*跃迁最大吸收波长跃迁最大吸收波长maxmax272nm272nm，但在烯醇式异构，但在烯醇式异构体
40、中羰基和乙烯的双键发生共轭，其体中羰基和乙烯的双键发生共轭，其*跃迁最大吸收波长跃迁最大吸收波长maxmax243nm243nm。在极性溶剂（如水）中，由于酮式异构体可以和水分子缔合形成溶剂在极性溶剂（如水）中，由于酮式异构体可以和水分子缔合形成溶剂氢键而增加其稳定性，所以，在极性溶剂中以酮式异构体为主。氢键而增加其稳定性，所以，在极性溶剂中以酮式异构体为主。酮式：酮式：max=204 nm 烯醇式：烯醇式：max=243 nm 11:39:424.溶液的溶液的pH值值 改变溶液的改变溶液的pH值，化合物的紫外吸收光谱会发生变化。如值，化合物的紫外吸收光谱会发生变化。如化合物从中性变碱性时，吸
41、收峰红移，说明化合物为酸性物质化合物从中性变碱性时，吸收峰红移，说明化合物为酸性物质，如果化合物从中性变酸性，吸收峰蓝移，说明可能为苯胺。，如果化合物从中性变酸性，吸收峰蓝移，说明可能为苯胺。例如：酚性化合物和苯胺类化合物，溶液由中性变成碱性时（加NaOH），若吸收带发生红移，则可以判断其是酚性化合物（如苯酚、烯醇或不饱和酸）；变酸性，若吸收带发生蓝移，则表示为苯胺类化合物。化合化合P-共轭消失，蓝移助色效应增强，红移11:39:42（1 1）紫外）紫外-可见吸收常用的溶剂可见吸收常用的溶剂 常见溶剂：环己烷、95的乙醇和二氧六环。杂质去除：活性硅胶过滤的方法来去除溶剂中微量的芳香烃和烯烃杂质
42、。非极性溶剂：环己烷，“透明”极限波长210 nm；极性溶剂：95的乙醇，透明”极限波长是210 nm。溶剂选择时需要考虑的因素：溶剂选择时需要考虑的因素：溶剂本身的透明范围；溶剂对溶质是惰性的；溶剂对溶质要有良好的溶解性。5.溶剂的选择及影响溶剂的选择及影响11:39:4211:39:42（2 2）溶剂的影响）溶剂的影响 对烯和炔影响较小，但使酮峰值位移。极性溶剂对n*跃迁的影响规律：极性溶剂使n*吸收带发生蓝移，max；极性，蓝移的幅度。为什么？原因：原因：C C+=O O-极性，激发态时易形极性，激发态时易形成氢键，致成氢键，致O O电子云密度电子云密度，键极性，键极性；基态时的作用强，
43、基态能量；基态时的作用强，基态能量 大，大，激发态能量激发态能量 小。小。能级间的能量差能级间的能量差 ，蓝移。，蓝移。11:39:42极性溶剂对*跃迁的影响 规律：规律：使使*吸收带发生红移，吸收带发生红移，max略有降低。略有降低。原因：原因：C=C基态时，两个电子位于成键轨道上，无极性；*跃迁后，分别在成键和反键*轨道上，C+=C-，极性，与极性溶剂作用强，能量。能级间的能量差，红移。11:39:42极性溶剂致使*跃迁的K带发生红移。既有K带又有R带时，溶剂极性越大则K带带与R带带的距离越近(K带红移,R带蓝移)，见图(因为R在右，K在左)；而随着溶剂极性的变小两个谱带则逐渐远离。11:
44、39:42溶剂的影响溶剂的影响非极性非极性 极性极性n p p*跃迁：跃迁：蓝移，蓝移，。p p p p*跃迁：红移，跃迁：红移，。极性溶剂使精细结构消失。1：乙醚乙醚2：水水12250300/nm乙酰丙酮的紫外乙酰丙酮的紫外-可见吸收光谱可见吸收光谱11:39:42第二章 紫外-可见吸收光谱法UV-VIS spectrophotometry第四节第四节 紫外紫外-可见分光光度法应可见分光光度法应用用Application of UV-VISspectrophotometry2.4.1分析条件的选择分析条件的选择2.4.2定量分析方法定量分析方法2.4.3应用示例应用示例11:39:422.4
45、.1 分析条件的选择分析条件的选择一、一、测量条件的选择测量条件的选择 1.吸光度的范围：吸光度的范围：T 20%65%，A0.20.7之间之间吸收最大的波长为入射光吸收最大的波长为入射光，干扰最小干扰最小三、显色反应条件的选择三、显色反应条件的选择 显色反应：显色反应：将试样组分转变成有较强吸收的有色化合物的反应。将试样组分转变成有较强吸收的有色化合物的反应。显色剂：显色剂：与被测组分化合生成有色物质的试剂。与被测组分化合生成有色物质的试剂。1.显色反应的条件：显色反应的条件：(1)定量反应、选择性要好；定量反应、选择性要好；干扰少。干扰少。(2)灵敏度要高，摩尔吸光系数灵敏度要高，摩尔吸光
46、系数大大。(3)有色化合物的组成要恒定，化学性质要稳定。有色化合物的组成要恒定，化学性质要稳定。(4)有色化合物与显色剂的最大吸收波长之差有色化合物与显色剂的最大吸收波长之差60nm。(5)显色反应的条件要易于控制。显色反应的条件要易于控制。2.测定波长的选择：测定波长的选择：M 十十 R MR（被测物）（显色剂）（有色配合物）被测物）（显色剂）（有色配合物）2.4 紫外紫外-可见分光光度法应用可见分光光度法应用11:39:42b.溶液酸度溶液酸度 c.显色温度及显色温度及 显色时间显色时间 T1()T2()t(min)A用量通过实验来确定用量通过实验来确定只能用于定性只能用于定性a.显色剂用
47、量：显色剂用量：11:39:42三、参比溶液（空白溶液）的选择三、参比溶液（空白溶液）的选择 用于用于调节调节100%T，若选择不适当，对测量读数的影响较大。若选择不适当，对测量读数的影响较大。主要是主要是消除溶液中其他组分对光的吸收等带来的影响消除溶液中其他组分对光的吸收等带来的影响。1.溶剂参比液溶剂参比液 当当试液、试剂、显色剂试液、试剂、显色剂均无色时，用溶剂均无色时，用溶剂(通常通常是是蒸馏水蒸馏水)作参比液；作参比液；3.试剂参比液试剂参比液 如果如果显色剂或其他试剂略有吸收显色剂或其他试剂略有吸收，可用，可用不含待测不含待测组分组分的试剂溶液作参比溶液。的试剂溶液作参比溶液。2.
48、试样参比液试样参比液 如果试样中的如果试样中的其他组分也有吸收其他组分也有吸收，但不与显色剂但不与显色剂 反应，则当显色剂无吸收时，可用试样溶液作参比溶液。反应，则当显色剂无吸收时，可用试样溶液作参比溶液。4.平等操作参比液平等操作参比液 用用不含待测组分不含待测组分的溶液（如是衍生后的则在的溶液（如是衍生后的则在衍生前先把被衍生物掩盖然后加显色剂），在相衍生前先把被衍生物掩盖然后加显色剂），在相同条件下与待测试样同时进行处理，此为平行操同条件下与待测试样同时进行处理，此为平行操作参比溶液。作参比溶液。11:39:422.4.2 定性和定量分析定性和定量分析紫外紫外-可见分光光度法主要用于可见
49、分光光度法主要用于有机物分析有机物分析。定性分析：比较定性分析：比较吸收光谱特征吸收光谱特征可以对纯物质进行可以对纯物质进行鉴定及杂质检查鉴定及杂质检查；定量分析：利用定量分析：利用光吸收定律光吸收定律进行分析进行分析（一）定性鉴别：（一）定性鉴别：2.4.1 定性分析定性分析 对比法：比较对比法：比较样品化合物样品化合物的吸收光谱特征与的吸收光谱特征与标准标准化合物化合物的吸收光谱特征；或与文献所载的化的吸收光谱特征；或与文献所载的化合物的标准谱图进行核对。合物的标准谱图进行核对。同一物质有相同吸收光谱图，反之不一定是同一同一物质有相同吸收光谱图，反之不一定是同一物质。物质。11:39:42
50、2、对比吸光度（或吸光系数）、对比吸光度（或吸光系数）相同条件下，同一物质吸光度比值是吸光系数的比值。相同条件下，同一物质吸光度比值是吸光系数的比值。（二）纯度检查（二）纯度检查 1、杂质检查：有杂质时，吸收光谱变形。、杂质检查：有杂质时，吸收光谱变形。2、杂质限量检查：以某一波长吸光度值表示；、杂质限量检查：以某一波长吸光度值表示；以峰谷吸光度比值表示。以峰谷吸光度比值表示。3、对比吸收光谱的一致性、对比吸收光谱的一致性将试样与已知标准样品用同一溶剂配制成相同浓度的溶液，在同将试样与已知标准样品用同一溶剂配制成相同浓度的溶液，在同一条件下分别扫描吸收光谱，核对其一致性。一条件下分别扫描吸收光
