1、【浙江大学】化学院全国特级教师 江新欢 博士教授仪器分析第3部分 紫外光谱法第3部分 紫外光谱法第三章第三章 紫外紫外-可见吸收光谱法可见吸收光谱法第一节第一节 概概 述述 紫外紫外-可见吸收光谱法是根据溶液中物质可见吸收光谱法是根据溶液中物质的分子或离子对紫外和可见光谱区辐射能的的分子或离子对紫外和可见光谱区辐射能的吸吸收收来研究物质的来研究物质的组成组成和和结构结构的方法，也称作紫的方法，也称作紫外和可见吸收光度法，它包括比色分析法和紫外和可见吸收光度法，它包括比色分析法和紫外外-可见分光光度法。可见分光光度法。2024-3-303 紫外光：紫外光：远紫外光（远紫外光（10200 nm）和
2、近紫外）和近紫外光（光（200400 nm）的电磁辐射。）的电磁辐射。可见光：可见光：400780 nm的电磁辐射。溶液中物的电磁辐射。溶液中物质选择性的吸收可见光中某种颜色的光，溶液就质选择性的吸收可见光中某种颜色的光，溶液就会呈现出一定的颜色。教材会呈现出一定的颜色。教材P16，表，表3-1列出了物列出了物质的颜色与吸收光颜色之间的互补关系。质的颜色与吸收光颜色之间的互补关系。比色分析法比色分析法：比较有色物质溶液颜色深浅来：比较有色物质溶液颜色深浅来确定物质含量的方法。确定物质含量的方法。分光光度法：分光光度法：使用分光光度计进行吸收光谱使用分光光度计进行吸收光谱分析的方法。分析的方法。
3、2024-3-3042024-3-305颜色的产生2024-3-306 有色物质的不同颜色是由于吸收了不同波长的光所致。溶液能选择性地吸收某些波长的光，而让其他波长的光透过，这时溶液呈现出透过光的颜色。透过光的颜色是溶液吸收光的互补色。有色溶液对各种波长的光的吸收情况，常用光吸收曲线来描述。将不同波长的单色光依次通过一定的有色溶液，分别测出对各种波长的光的吸收程度（用字母A表示）。以波长为横坐标，吸光程度为纵坐标作图，所得的曲线称为吸收曲线或吸收光谱曲线。2024-3-307能复合成白光的两种颜色的光叫能复合成白光的两种颜色的光叫互补色光。互补色光。物质所显示的物质所显示的颜色是吸收光的互补色
4、。颜色是吸收光的互补色。2024-3-308KMnO4的颜色及吸收光谱2024-3-309第二节第二节 紫外紫外-可见吸收光谱可见吸收光谱一、有机化合物的紫外一、有机化合物的紫外-可见吸收光谱可见吸收光谱（一）电子跃迁类型（一）电子跃迁类型 分子轨道：分子轨道：成键轨道成键轨道 成键轨道成键轨道 n 未未成键轨道成键轨道 *反键轨道反键轨道*反反键轨道键轨道 跃迁类型：跃迁类型：*、n *、n *、*四种类型。四种类型。2024-3-30102024-3-3011*反键轨道反键轨道*反键轨道反键轨道n反键轨道反键轨道 成键轨道成键轨道 成键轨道成键轨道n*n*nE图图 3-1 分子的电子能级和
5、跃迁分子的电子能级和跃迁2024-3-30121.*和和n *跃迁跃迁 分子中形成分子中形成单键单键的电子的电子 电电子，要使其由子，要使其由 成键轨道跃迁到相应的成键轨道跃迁到相应的*反键轨反键轨道上，所需要的能量大，饱和烃只能发生道上，所需要的能量大，饱和烃只能发生 *）。例如，甲烷的最大吸收波长为）。例如，甲烷的最大吸收波长为125 nm，乙，乙烷为烷为135 nm。含有未共用电子对（即含有未共用电子对（即n电子）原子的饱和化合电子）原子的饱和化合物都可能发生物都可能发生n *跃迁。跃迁。n *所需要的能所需要的能量小于量小于 *跃迁，一般相当于跃迁，一般相当于150 250 nm区区域
6、的辐射能。域的辐射能。2024-3-3013-*：C-H共价键，如共价键，如CH4（125nm）；C-C键，如键，如C2H6(135nm)，处于，处于 真空紫外区；真空紫外区；n-*：含有孤对电子的分子，如含有孤对电子的分子，如H2O(167nm)；CH3OH(184nm)；CH3Cl (173nm);CH3I(258nm)；(CH3)2S(229nm)；(CH3)2O(184nm)CH3NH2(215nm)；(CH3)3N(227nm)，可见，大多数波长仍小于可见，大多数波长仍小于 200nm，处于近紫外区。，处于近紫外区。以上跃迁都与以上跃迁都与 成键和反键轨道有关，跃迁能量较高，这些跃迁
7、成键和反键轨道有关，跃迁能量较高，这些跃迁所所产生的吸收谱多位于真空紫外区，因而在此不加讨论。产生的吸收谱多位于真空紫外区，因而在此不加讨论。只有只有-*和和n-*两种跃迁的能量小，相应波长出现在近紫外区甚两种跃迁的能量小，相应波长出现在近紫外区甚至可见光区，且对光的吸收强烈，是我们研究的重点。至可见光区，且对光的吸收强烈，是我们研究的重点。2024-3-3014 2.*和和n*跃迁跃迁 在含有不饱和键如双键和三键等有机化在含有不饱和键如双键和三键等有机化合物中含有合物中含有 电子，可以发生电子，可以发生*跃迁。若形成不饱和键的原跃迁。若形成不饱和键的原子含有非键电子则能发生子含有非键电子则能
8、发生n*跃迁跃迁。电子和电子和n电子比较容易电子比较容易被激发，被激发，*轨道的能量又比较低，所以由这两类跃迁所产生的轨道的能量又比较低，所以由这两类跃迁所产生的吸收峰波长一般都大于吸收峰波长一般都大于200 nm。有机化合物的紫外有机化合物的紫外-可见吸收光可见吸收光谱法的分析就是以这两类跃迁为基础。这两类跃迁都要求化合谱法的分析就是以这两类跃迁为基础。这两类跃迁都要求化合物中含有不饱和官能团以提供物中含有不饱和官能团以提供 轨道。因此，把含有轨道。因此，把含有 键的不饱键的不饱和基团称为和基团称为生色团生色团。*跃迁 它需要的能量低于*跃迁，吸收峰一般处于近紫外光区，在200 nm左右，其
9、特征是摩尔吸光系数大，一般max104，为强吸收带。如乙烯（蒸气）的最大吸收波长max为162 nm。n*跃迁 这类跃迁发生在近紫外光区。它是简单的生色团如羰基、硝基等中的孤对电子向反键轨道跃迁。其特点是谱带强度弱，摩尔吸光系数小，通常小于100，属于禁阻跃迁。2024-3-3015几个概念：几个概念：生色团生色团（Chromogenesis group）：）：分子中含有非键或分子中含有非键或 键的电子体系，能吸收外来辐射时并引起键的电子体系，能吸收外来辐射时并引起n-*和和-*跃迁，可产生此类跃迁或吸收的结构单元，称为生色团。跃迁，可产生此类跃迁或吸收的结构单元，称为生色团。助色团助色团（A
10、uxochromous group）：含有孤对电子，可使生色团吸收峰向长波方向移动并提高吸收强含有孤对电子，可使生色团吸收峰向长波方向移动并提高吸收强度的一些官能团，称之为助色团。度的一些官能团，称之为助色团。红移红移或或蓝移蓝移（Redshift or blueshift）：）：在分子中引入的一些基团或受到其它外界因素影响，吸收峰向长在分子中引入的一些基团或受到其它外界因素影响，吸收峰向长波方向（波方向（红移红移）或短波方向移动（）或短波方向移动（蓝移蓝移）的现象。）的现象。那么促使分子发生红移或蓝移的因素有哪些呢？那么促使分子发生红移或蓝移的因素有哪些呢？2024-3-30161）共轭体系
11、的存在）共轭体系的存在-红移红移 如如CH2=CH2的的-*跃迁，跃迁，max=165200nm；而；而1,3-丁二烯，丁二烯，max=217nm2）异构现象：使异构物光谱出现差异。）异构现象：使异构物光谱出现差异。如如CH3CHO含水化合物有两种可能的结构：含水化合物有两种可能的结构：CH3CHO-H2O及及CH3CH(OH)2;已烷中，已烷中，max=290nm，表明有醛基存在，结构为前，表明有醛基存在，结构为前者；而在水溶液中，此峰消失，结构为后者。者；而在水溶液中，此峰消失，结构为后者。3）空间异构效应）空间异构效应-红移红移 如如CH3I(258nm),CH2I2(289nm),CH
12、I3(349nm)4）取代基：红移或蓝移。）取代基：红移或蓝移。取代基为含孤对电子，如取代基为含孤对电子，如-NH2、-OH、-Cl，可使分子红移；，可使分子红移；取代基为斥电子基，如取代基为斥电子基，如-R，-OCOR，则使分子蓝移。，则使分子蓝移。苯环或烯烃上的苯环或烯烃上的H被各种取代基取代，多产生红移。被各种取代基取代，多产生红移。2024-3-30175）pH值：红移或蓝移值：红移或蓝移 苯酚在酸性或中性水溶液中，有苯酚在酸性或中性水溶液中，有210.5nm及及270nm两个吸两个吸收带；而在碱性溶液中，则分别红移到收带；而在碱性溶液中，则分别红移到235nm和和 287nm（p-共
13、轭）共轭）.6）溶剂效应：红移或蓝移）溶剂效应：红移或蓝移 由由n-*跃迁产生的吸收峰，随溶剂极性增加，形成跃迁产生的吸收峰，随溶剂极性增加，形成 H 键键的能力增加，发生蓝移；由的能力增加，发生蓝移；由-*跃迁产生的吸收峰，随溶剂跃迁产生的吸收峰，随溶剂极性增加，激发态比基态能量有更多的下降，发生红移。极性增加，激发态比基态能量有更多的下降，发生红移。随溶剂极性增加，吸收光谱变得平滑，精细结构消失。随溶剂极性增加，吸收光谱变得平滑，精细结构消失。2024-3-3018（二）生色团的共轭作用（二）生色团的共轭作用1.若生色团处于非共轭状态，总的吸收是各个若生色团处于非共轭状态，总的吸收是各个生
14、色团吸收的加和。生色团吸收的加和。2.若生色团发生共轭作用，则原来生色团吸收若生色团发生共轭作用，则原来生色团吸收峰消失，在长波方向上产生新的吸收峰，吸收峰消失，在长波方向上产生新的吸收峰，吸收强度也会显著增加。强度也会显著增加。对于多烯化合物，非共轭体系的最大吸收对于多烯化合物，非共轭体系的最大吸收波长与含一个烯键的化合物基本相同，但摩尔波长与含一个烯键的化合物基本相同，但摩尔吸收系数则与烯键的数目同步增大。吸收系数则与烯键的数目同步增大。共轭多烯化合物随着共轭体系的增大其吸共轭多烯化合物随着共轭体系的增大其吸收峰红移，摩尔吸收系数也会随共轭体系增大收峰红移，摩尔吸收系数也会随共轭体系增大而
15、发生显著变化。而发生显著变化。醛、酮和羧酸双键同烯键之间的共轭作用醛、酮和羧酸双键同烯键之间的共轭作用也会降低也会降低*轨道能量。从而使轨道能量。从而使*和和n*跃迁的吸收峰都发生红移。跃迁的吸收峰都发生红移。2024-3-30202024-3-30212024-3-3022 芳香族化合物的紫外光谱具有由芳香族化合物的紫外光谱具有由*跃迁产生的跃迁产生的三个特征吸收谱带。例如，苯在三个特征吸收谱带。例如，苯在184 nm、204 nm和和254 nm处均有吸收带。苯的这三个特征吸收带受苯环处均有吸收带。苯的这三个特征吸收带受苯环上的取代基的强烈影响。表上的取代基的强烈影响。表3-4列出了某些苯
16、衍生物的列出了某些苯衍生物的吸收特性。吸收特性。2024-3-30232024-3-30242024-3-3025 当苯环上有当苯环上有-OH、-NH2等取代基时，吸收等取代基时，吸收峰红移，吸收强度增大。其原因在于这些基团峰红移，吸收强度增大。其原因在于这些基团中的中的n电子能够和苯环上的电子能够和苯环上的 电子发生共轭作电子发生共轭作用，从而降低用，从而降低*轨道的能量。象这样一些本身轨道的能量。象这样一些本身在紫外在紫外-可见光区无吸收，但能使生色团吸收可见光区无吸收，但能使生色团吸收峰红移，吸收强度增大的基团称为助色团。主峰红移，吸收强度增大的基团称为助色团。主要的助色团有羟基、烷氧基
17、、氨基等。要的助色团有羟基、烷氧基、氨基等。-F-CH3-Br-OH-OCH3-NH2-NHCH3-NH(CH3)2-NHC6H5-O-2024-3-3026 红移与红移与蓝移蓝移 某些有机化合物经取代反应引入含有某些有机化合物经取代反应引入含有未共享电子对的基团之后，吸收峰的波长未共享电子对的基团之后，吸收峰的波长将向长波方向移动，这种效应称为将向长波方向移动，这种效应称为红移红移效效应。应。在某些生色团如羰基的碳原子一端引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，这种效应称为蓝移蓝移（紫移）（
18、紫移）效应。效应。如如-R，-OCOR。2024-3-3027（三）溶剂对吸收光谱的影响（三）溶剂对吸收光谱的影响 选择溶剂时，既要使溶剂本身在测定波选择溶剂时，既要使溶剂本身在测定波长范围内无吸收，又要考虑它对被测物质的长范围内无吸收，又要考虑它对被测物质的吸收光谱可能产生的影响。主要有：吸收光谱可能产生的影响。主要有：1.对最大吸收波长的影响对最大吸收波长的影响 一般来说，随着溶剂极性增大，一般来说，随着溶剂极性增大，*跃迁吸收峰向长波长方向移动，而跃迁吸收峰向长波长方向移动，而n*跃跃迁吸收峰向短波长方向移动。迁吸收峰向短波长方向移动。2024-3-30282024-3-30292024
19、-3-30302.对光谱精细结构和吸收强度的影响对光谱精细结构和吸收强度的影响 当物质处于气态的时，分子间的作用极弱，当物质处于气态的时，分子间的作用极弱，其振动光谱和转动光谱也能表现出来，因而具其振动光谱和转动光谱也能表现出来，因而具有非常清晰的精细结构，如教材有非常清晰的精细结构，如教材P21图图3-2所示。所示。当它溶于非极性溶剂时，由于溶剂化作用，限当它溶于非极性溶剂时，由于溶剂化作用，限制了分子的自由转动，转动光谱就不能表现出制了分子的自由转动，转动光谱就不能表现出来，随着溶剂极性的增大，分子振动也受到限来，随着溶剂极性的增大，分子振动也受到限制，精细结构就会逐渐消失。如制，精细结构
20、就会逐渐消失。如P21图图3-3示出示出了溶剂极性对苯酚了溶剂极性对苯酚B吸收带的影响。吸收带的影响。2024-3-30312024-3-30322024-3-3033选择溶剂的原则：选择溶剂的原则：（1）比较未知物质与已知的吸收光谱时，必）比较未知物质与已知的吸收光谱时，必须采用相同的溶剂。须采用相同的溶剂。（2）应尽可能的使用非极性溶剂，以便获得）应尽可能的使用非极性溶剂，以便获得物质吸收光谱物质吸收光谱 的特征精细结构。的特征精细结构。（3）所选溶剂在需要测定的波长范围内无吸）所选溶剂在需要测定的波长范围内无吸收或吸收很小。（常用溶剂使用的波长范围收或吸收很小。（常用溶剂使用的波长范围见
21、见P22表表3-5。2024-3-3034二、无机化合物的吸收光谱二、无机化合物的吸收光谱 无机化合物的光度法分析一般用于研究金无机化合物的光度法分析一般用于研究金属离子络合物的吸收光谱。在络合物中，电子属离子络合物的吸收光谱。在络合物中，电子的吸收跃迁可能发生在受配位体影响的的吸收跃迁可能发生在受配位体影响的金属离金属离子的原子轨道之间子的原子轨道之间，也可能发生在受金属离子，也可能发生在受金属离子影响的影响的有机配位体分子轨道之间有机配位体分子轨道之间，还可能发生，还可能发生在在以上两种轨道之间以上两种轨道之间。大体分三类。大体分三类。2024-3-3035 1.d-d配位场跃迁配位场跃迁
22、 金属离子在溶液中与水或其他配位体形成络金属离子在溶液中与水或其他配位体形成络合物时，受配位体配位场的影响，原来能量相同合物时，受配位体配位场的影响，原来能量相同的的d轨道会发生能级分裂，轨道会发生能级分裂，这样这样d轨道之间就会产轨道之间就会产生能量差生能量差，络合物就可以吸收适当波长的辐射能，络合物就可以吸收适当波长的辐射能，发生发生d-d跃迁。吸收光的波长取决于分裂能的大跃迁。吸收光的波长取决于分裂能的大小。因此，这种光谱强烈地受到配位体性质地影小。因此，这种光谱强烈地受到配位体性质地影响。配位体地配位场越强，响。配位体地配位场越强，d轨道分裂能就越大，轨道分裂能就越大，吸收峰波长就越短
23、。吸收峰波长就越短。2024-3-30362zd22yxdxydyzdxzd2zd22yxdxydyzdxzd在八面体场中在八面体场中d轨道的分裂示意图轨道的分裂示意图2024-3-3037无配场无配场八面体场八面体场四面体场四面体场平面四面形场平面四面形场 d d 轨道电子云轨道电子云分布及在配场下的分布及在配场下的分裂示意图分裂示意图2024-3-3038 例如水的配位场强度比例如水的配位场强度比NH3小，所以小，所以Cu2+地地水合离子呈浅蓝色，吸收峰在水合离子呈浅蓝色，吸收峰在794 nm处，而氨处，而氨合离子呈深蓝色，吸收峰在合离子呈深蓝色，吸收峰在663 nm处。常见配处。常见配位
24、体配位场强弱顺序见教材位体配位场强弱顺序见教材P22。一般这种跃迁。一般这种跃迁的摩尔吸收系数不大，在定量分析中没有什么的摩尔吸收系数不大，在定量分析中没有什么使用价值。使用价值。2.电荷转移跃迁。电荷转移跃迁。是指络合物中配位体和金属离子之间，一是指络合物中配位体和金属离子之间，一方的电子向主要属于另一方的轨道的跃迁。方的电子向主要属于另一方的轨道的跃迁。2024-3-3039 条件是一方有给予电子的的特性，另一方有接受电条件是一方有给予电子的的特性，另一方有接受电子的特性。例如：子的特性。例如：Fe()-SCN-络合物。络合物。这类跃迁是定量分析中的重要跃迁，可以建立很灵这类跃迁是定量分析
25、中的重要跃迁，可以建立很灵敏的测定方法。敏的测定方法。2024-3-30403.金属离子影响下的配位体金属离子影响下的配位体*跃迁。跃迁。吸收光谱法所使用的吸收光谱法所使用的显色剂显色剂绝大多数都含有生色团绝大多数都含有生色团及助色团，其本身为有色。当与金属离子配位时，作为及助色团，其本身为有色。当与金属离子配位时，作为配位体的显色剂，其共轭结构发生了变化。导致其吸收配位体的显色剂，其共轭结构发生了变化。导致其吸收光谱发生光谱发生蓝移或者红移蓝移或者红移。2024-3-3041回顾回顾 1、紫外可见有机光谱的产生：价电、紫外可见有机光谱的产生：价电子跃迁子跃迁 2、有机物的吸收光谱与电子跃迁、
26、有机物的吸收光谱与电子跃迁 跃迁类型跃迁类型 常用术语常用术语 各种有机物的吸收光谱各种有机物的吸收光谱 溶剂对吸收光谱的影响溶剂对吸收光谱的影响 l3、无机物的吸收光谱、无机物的吸收光谱2024-3-3042第三节第三节 紫外紫外-可见分光光度计可见分光光度计一、基本部件一、基本部件吸收池吸收池0.575光源光源单色器单色器检测器检测器信信号号显显示示器器2024-3-3043（一）光源：（一）光源：用于提供用于提供足够强度足够强度和和稳定稳定的连续光谱。分光光的连续光谱。分光光度计中常用的光源有度计中常用的光源有热辐射光源和气体放电光源热辐射光源和气体放电光源两两类。类。热辐射光源用于可见
27、光区，如钨丝灯和卤钨灯；热辐射光源用于可见光区，如钨丝灯和卤钨灯；气体放电光源用于紫外光区，如氢灯和氘灯。钨灯气体放电光源用于紫外光区，如氢灯和氘灯。钨灯和碘钨灯可使用的范围在和碘钨灯可使用的范围在340 2500 nm。2024-3-3044氙灯氙灯氢灯氢灯钨灯钨灯2024-3-3045紫外光源紫外光源-氘灯氘灯可见光源可见光源-钨灯钨灯2024-3-3046（二）单色器：是从连续光谱中获得所需单色（二）单色器：是从连续光谱中获得所需单色光的装置。常用的有光的装置。常用的有棱镜和光栅棱镜和光栅。1.入射狭缝入射狭缝2.准直镜（透镜或凹面反射镜），它使入射光束准直镜（透镜或凹面反射镜），它使入
28、射光束变为变为平行光束平行光束。3.色散元件，色散元件，棱镜棱镜或或光栅光栅，它使不同波长的入射，它使不同波长的入射光色散开来。光色散开来。2024-3-30474.聚焦透镜或聚焦凹面反射镜聚焦，它使聚焦透镜或聚焦凹面反射镜聚焦，它使不同波长的光聚焦在焦面的不同位置。不同波长的光聚焦在焦面的不同位置。5.出射狭缝。出射狭缝。作用作用：将光源发出的连续光谱分解为单色：将光源发出的连续光谱分解为单色光的装置。光的装置。2024-3-3048棱镜：依据不同波长光通过棱镜时折射率不棱镜：依据不同波长光通过棱镜时折射率不同。玻璃同。玻璃3502 000 nm,石英石英1854 000 nm。入射狭缝入射
29、狭缝准直透镜准直透镜棱镜棱镜聚焦透镜聚焦透镜出射狭缝出射狭缝白光白光红红紫紫1 12 2800 600 5004002024-3-30492024-3-30502024-3-3051（三）吸收池：用于盛放溶液并提供一定吸光（三）吸收池：用于盛放溶液并提供一定吸光厚度的器皿。它由透明的厚度的器皿。它由透明的光学玻璃或石英材料光学玻璃或石英材料组成。玻璃吸收池只能用于可见光区，而石英组成。玻璃吸收池只能用于可见光区，而石英吸收池在紫外和可见光区都可使用。最常用的吸收池在紫外和可见光区都可使用。最常用的吸收池吸光厚度为吸收池吸光厚度为1cm1cm。2024-3-3052 （四）检测器：检测器的作用是
30、检测光（四）检测器：检测器的作用是检测光信号。常用的检测器有信号。常用的检测器有光电管和光电倍光电管和光电倍增管增管。2024-3-305312341 是光电管的是光电管的阳极阳极，它由一个镍环或镍片组成；，它由一个镍环或镍片组成；2 是光电管的是光电管的阴极阴极，它由一个金属片上涂一层，它由一个金属片上涂一层光敏物质光敏物质构成，构成，如涂上一层氧化铯。涂上的光敏物质具有这样一个特性：如涂上一层氧化铯。涂上的光敏物质具有这样一个特性：当光照射到光敏物质上时，它能够放出电子。当光照射到光敏物质上时，它能够放出电子。3 为电池，其作用是在阴、阳极之间加上一电压；为电池，其作用是在阴、阳极之间加上
31、一电压；4 为放大器，放大由光电管产生的电信号；为放大器，放大由光电管产生的电信号；2024-3-3054光电管：光电管：将光强度信号转换成电信号的过程是这将光强度信号转换成电信号的过程是这样的：样的：当一定强度的光照射到阴极上时，光敏物质要当一定强度的光照射到阴极上时，光敏物质要放出电子，放出电子的多少与照射到它的光的大小成放出电子，放出电子的多少与照射到它的光的大小成正比，而放出的电子在电场的作用下要流向阳极，从正比，而放出的电子在电场的作用下要流向阳极，从而造成在整个回路中有电流通过而造成在整个回路中有电流通过。而此电流的大小与。而此电流的大小与照射到光敏物质上的光的强度的大小成正比。这
32、就是照射到光敏物质上的光的强度的大小成正比。这就是光电管产生光电效应的原理。光电管产生光电效应的原理。光电倍增管光电倍增管：它是一个非常灵敏的光电器件，可它是一个非常灵敏的光电器件，可以把以把微弱的光微弱的光转换成转换成电流电流。其灵敏度比光电管高得多。其灵敏度比光电管高得多。它是利用它是利用二次电子发射二次电子发射以放大光电流，放大倍数可达以放大光电流，放大倍数可达到到108倍。倍。2024-3-30552024-3-30562024-3-3057（五）信号显示器：常用的显示器有检（五）信号显示器：常用的显示器有检流计、微安表、电位计、数字电压表、流计、微安表、电位计、数字电压表、记录仪、示
33、波器及数据处理机等。记录仪、示波器及数据处理机等。很多很多型号的分光光度计装配有微处理机，一型号的分光光度计装配有微处理机，一方面可对分光光度计进行操作控制，另方面可对分光光度计进行操作控制，另一方面可进行数据处理。一方面可进行数据处理。2024-3-30582024-3-3059二、分光光度计构造原理二、分光光度计构造原理（一）单光束分光光度计（一）单光束分光光度计光源光源单色器单色器试样池试样池检测器检测器记录与数据处理记录与数据处理参比池参比池图图 3-6 单光束分光光度计结构示意图单光束分光光度计结构示意图国产国产751型、型、752型、型、721型、型、722型、型、724型、英国型
34、、英国SP-500型属此类型属此类2024-3-3060（一）单光束分光光度计（一）单光束分光光度计2024-3-3061图图9-15 721型分光光度计光路示意图型分光光度计光路示意图1-光源灯；光源灯；2-聚光透镜；聚光透镜；3-反射镜；反射镜；4-狭缝；狭缝；5-保护玻璃；保护玻璃；6-准直镜；准直镜；7-色散棱色散棱镜；镜；8-聚光透镜；聚光透镜；9-比色皿；比色皿；10-光闸板；光闸板；11-保护玻璃；保护玻璃；12-光电管光电管6212 11 1098745312024-3-3062图图9-16 72309-16 7230型分光光度计光路示意图型分光光度计光路示意图W-W-钨灯；钨
35、灯；M M1 1-球面反射镜；球面反射镜；F-F-滤色镜片；滤色镜片；S S1 1入射狭缝；入射狭缝；S S2 2-出射狭缝；出射狭缝；M M2 2-反射镜；反射镜；M M，M M-准直镜；准直镜；G-G-衍射光栅；衍射光栅；T-T-透镜；透镜；PD-PD-硅光电池硅光电池 记录仪记录仪WM1FS1M2M3M4S2TPDG2024-3-3063图图9-17 751G分光光度计光学系统立体图分光光度计光学系统立体图 1.氢灯；氢灯；2.凹面反射镜；凹面反射镜；3.钨灯；钨灯；4.平面反光镜；平面反光镜；5.石英透镜；石英透镜；6.石英窗；石英窗；7.准准直镜；直镜；8.石英棱镜石英棱镜 9.弯曲
36、狭缝；弯曲狭缝；10.滤光片架；滤光片架；11.比色皿；比色皿；12.比色皿推拉杆比色皿推拉杆13.暗电流闸；暗电流闸；14.紫敏光电管紫敏光电管15.红敏光电管；红敏光电管；16.光电管滑动架；光电管滑动架；17.放大器放大器8123491011121415167651316172024-3-3064 这类分光光度计的特点是：结构简这类分光光度计的特点是：结构简单，价格便宜。主要适用于定量分析，单，价格便宜。主要适用于定量分析，而不适用于作定性分析。另外，结果而不适用于作定性分析。另外，结果受受电源的波动电源的波动影响较大。影响较大。2024-3-3065PD单色器参比电路光源R参比吸收池调
37、制器检测器M1M2M3M4AS 样品吸收池B参比电路读数器样品电路Sw（二）双光束分光光度计（二）双光束分光光度计2024-3-3066 光源发出的光经单色器光源发出的光经单色器M0分光后被同分光后被同步旋转镜步旋转镜M1转变为交替入射参比溶液转变为交替入射参比溶液R和和试液试液S的两束光，再经同步旋转镜的两束光，再经同步旋转镜M4交替交替地照射在同一检测器地照射在同一检测器PM上，即检测器交上，即检测器交替接收参比信号和试样信号。两信号的比替接收参比信号和试样信号。两信号的比值通过对数转换为试样的吸光度值通过对数转换为试样的吸光度A。调制。调制器器T可以带动可以带动M1和和M4同步旋转。同步
38、旋转。2024-3-3067 双光束分光光度计参比信号和试样信号双光束分光光度计参比信号和试样信号的测量几乎是同时进行的，补偿了光源和检的测量几乎是同时进行的，补偿了光源和检测系统的不稳定性，具有较高的测量精密度测系统的不稳定性，具有较高的测量精密度和准确度。可以不断的变更入射光波长，自和准确度。可以不断的变更入射光波长，自动测量不同波长下试样的吸光度，实现吸收动测量不同波长下试样的吸光度，实现吸收光谱的自动扫描。但是它的结构复杂，价格光谱的自动扫描。但是它的结构复杂，价格昂贵。国产昂贵。国产710型、型、740型、日立型、日立UV-340型、型、U-4100等属于这种类型。等属于这种类型。2
39、024-3-3068（三）双波长分光光度计（三）双波长分光光度计 双波长分光光度计与单波长分光光度计双波长分光光度计与单波长分光光度计的主要区别在于采用双单色器，如下图所示。的主要区别在于采用双单色器，如下图所示。单色器单色器光光源源单色器单色器检测器检测器切切光光器器狭狭缝缝吸吸收收池池2024-3-3069 从光源出发的光分成两束，分别经过两个单从光源出发的光分成两束，分别经过两个单色器，得到两束强度相同、波长分别为色器，得到两束强度相同、波长分别为 1和和 2的单的单色光。以切光器（旋转镜）调制使色光。以切光器（旋转镜）调制使 1、2两单色两单色光交替地照射到同一吸收池上，其透过光被检测
40、光交替地照射到同一吸收池上，其透过光被检测器所接收，经信号处理系统处理可以直接获得溶器所接收，经信号处理系统处理可以直接获得溶液对液对 1及及 2两单色光的吸光度之差值。两单色光的吸光度之差值。现代紫外现代紫外-可见分光光度计大多具有双光束、双波长、微机可见分光光度计大多具有双光束、双波长、微机数据处理、自动记录及扫描功能，使方法的灵敏数据处理、自动记录及扫描功能，使方法的灵敏度和选择性大大提高。度和选择性大大提高。2024-3-3070一、紫外一、紫外-可见分光光度法在有机定性分可见分光光度法在有机定性分析中的应用析中的应用 紫外吸收光谱最主要的应用是在紫外吸收光谱最主要的应用是在有机化有机
41、化合物的定性、定量分析合物的定性、定量分析方面，例如化合物的方面，例如化合物的鉴定、结构分析和纯度检查鉴定、结构分析和纯度检查等，在药物、天等，在药物、天然产物化学中应用较多。然产物化学中应用较多。第四节第四节 紫外紫外-可见吸收光谱法的应用可见吸收光谱法的应用2024-3-3071（一）化合物的鉴定（一）化合物的鉴定有机化合物的鉴定，一般采用有机化合物的鉴定，一般采用光谱比较法光谱比较法。即将未知纯化合物的吸收光谱特征，如吸收峰的数即将未知纯化合物的吸收光谱特征，如吸收峰的数目、位置、相对强度以及吸收峰的形状（极大、极小目、位置、相对强度以及吸收峰的形状（极大、极小和拐点），与已知纯化合物的
42、吸收光谱进行比较。和拐点），与已知纯化合物的吸收光谱进行比较。若未知化合物和已知化合物的吸收光谱非常一致，若未知化合物和已知化合物的吸收光谱非常一致，则可以认为这两种化合物具有相同的生色团，以此推则可以认为这两种化合物具有相同的生色团，以此推断出未知物的骨架，或认为就是同一种化合物。断出未知物的骨架，或认为就是同一种化合物。但是必须结合但是必须结合红外光谱法、核磁共振波谱法和质谱红外光谱法、核磁共振波谱法和质谱法法等方法才能得到准确的信息。等方法才能得到准确的信息。2024-3-30721、吸收曲线比较法、吸收曲线比较法 将未知物和所推测化合物的标准品在相同的酸将未知物和所推测化合物的标准品在
43、相同的酸度条件下，以相同的浓度配制在相同溶剂中，分别度条件下，以相同的浓度配制在相同溶剂中，分别扫描吸收光谱。比较二者的吸收曲线，若二者一致，扫描吸收光谱。比较二者的吸收曲线，若二者一致，则可确定二者为同一化合物。如果没有标准品时，则可确定二者为同一化合物。如果没有标准品时，也可和标准品的标准图谱进行比较。也可和标准品的标准图谱进行比较。在实际测定中，也常用紫外吸收峰的最大吸收波在实际测定中，也常用紫外吸收峰的最大吸收波长长max和强度和强度(即即max)进行定性鉴定。进行定性鉴定。2024-3-3073图图9-24 合成与天然合成与天然VB2的紫外吸收光谱的紫外吸收光谱实线为合成实线为合成V
44、B2，虚线为天然，虚线为天然VB2Log 342 300 350 400/nm2024-3-3074342Log 300 350 400/nm2024-3-3075 2.吸收波长和摩尔吸收系数吸收波长和摩尔吸收系数：由于不同的化合物，如果具有相同的发色基团，由于不同的化合物，如果具有相同的发色基团，也可能具有相同的紫外吸收波长，也可能具有相同的紫外吸收波长，但是它们的摩但是它们的摩尔吸收系数是有差别的尔吸收系数是有差别的。如果样品和标准物的吸。如果样品和标准物的吸收波长相同，摩尔吸收系数也相同，可以认为样收波长相同，摩尔吸收系数也相同，可以认为样品和标准物是同一物质。品和标准物是同一物质。20
45、24-3-3076（二）结构分析（二）结构分析1.推测官能团推测官能团在在220280 nm范围内无吸收，可推断化合物不含范围内无吸收，可推断化合物不含苯环、共轭双键、醛基、酮基、溴和碘苯环、共轭双键、醛基、酮基、溴和碘。在在210250 nm有强吸收、表示含有共有强吸收、表示含有共轭双键，如轭双键，如在在260 nm、300 nm、330 nm左右有高强度吸收峰，左右有高强度吸收峰，则化合物含有则化合物含有35个共轭个共轭 键键。2024-3-3077在在270300 nm区域内存在一个随溶剂极性增大区域内存在一个随溶剂极性增大而向短波方向移动的弱吸收带，表明有羟基存在。而向短波方向移动的弱
46、吸收带，表明有羟基存在。在约在约260 nm处有具振动精细结构的弱吸收带则处有具振动精细结构的弱吸收带则说明有苯环存在。说明有苯环存在。如化合物有许多吸收峰，甚至延伸到可见光区，如化合物有许多吸收峰，甚至延伸到可见光区，则可能为多环芳烃。则可能为多环芳烃。2024-3-30782.判断某些同分异构体2024-3-30792024-3-30802024-3-3081三、纯度检查2024-3-3082四、定量分析1.朗伯朗伯-比尔定律比尔定律 朗伯朗伯-比尔定律是紫外比尔定律是紫外-可见吸收光谱法进可见吸收光谱法进行定量分析的理论基础，它的数学表达式为行定量分析的理论基础，它的数学表达式为:A=b
47、 c 2024-3-3083 标准曲线法标准曲线法 配制一系列不同浓度的标准溶液，在配制一系列不同浓度的标准溶液，在最佳处分别测定标最佳处分别测定标准溶液的吸光度准溶液的吸光度A，然后以浓度为横坐标，以相应的吸光度为，然后以浓度为横坐标，以相应的吸光度为纵坐标绘制出标准曲线，在完全相同的条件下测定试液的吸纵坐标绘制出标准曲线，在完全相同的条件下测定试液的吸光度，并从标准曲线上求得试液的浓度。该法适用于大批量光度，并从标准曲线上求得试液的浓度。该法适用于大批量样品的测定。样品的测定。2024-3-3084吸光度A与浓度c 的关系AcA=kbc1.00.80.60.40.2100 80 60 40 202024-3-3085三、催化动力学光度法2024-3-30862024-3-30872024-3-30882024-3-3089
