仪器分析笔记《可见-紫外光度分析法》

1、第五章可见紫外分光光度法基于物质分子对光的选择吸收而建立起来的分析方法；§5-1可见一紫外分光光度法概述（了解）5. 1. 1玫!代分析化学的“常规武器”1、分子光谱与原子光谱发射光谱吸收光谱分子光谱原子光谱发射光谱吸收光谱2、吸光光度法跃迁。分类:定义：分子光谱分析法的一种，又称分光光度法，属于分子吸收光谱分析方法，基于外层电子目视比色法比色法光电比色法（光电比色计）吸光光度法（分光光度法）可见分光光度法分光光度法紫外分光光度法红外吸收光谱法特点：（与化学分析比较）q、灵敏（可测1%kf?%微量组分，甚至ict1%io'%微量组分）;b、准确度高（&. = 2%5%

2、）；c、操作简便，快速（测微量）；d、应用广泛（无机、有机均可测）。表7-1-1各类分析方法比较5. 1.2可见一紫外吸收光谱法的特点及在石油化工方面的应用分析方法类别含量相对误差滴定分析法化学分析法>1%00.2%重量分析法吸光光度法仪器分析法<1%2% 5%1、特点 设备及操作简单，分析速度快，易普及推广应用； 灵嫩度高。特别适用测量低含量及微量组分，适宜测定的含量范围为0.001%0.1%； 准确度高，相对误差一般为1%3%； 应用范围广。能测定周期表中几乎所有金属元素，也能测定n、b、si、as、0、s、se、te、f、cl、br. i等非金属元素，也能定量测定有机物，还可

3、以用于测定平衡常数、配合物组成及分子量等物理化学常数; 选择性好； 谱带较宽，易与其他组分的光谱重叠引起光谱干扰，有吋造成选择性不好;2在石化工业中的应用比色法主要用于无机元素的测定;紫外吸收光谱法测定具有芳香结构的化合物及含有共辘体系的化合物§ 5.2可见一紫外分光光度法的基本原理（理解）5. 2.1吸收光谱产生的原因1、单色光与复合光 a、光的波粒二象性光的折射波动性2卩光的衍射 光的偏振光的波粒二象性光的干涉粒子性e光电效应愆普朗克方程：e = hv = 式中e：光子的能量（j,焦耳）；r： c：光速（2.9979 x10%ms"）。 电磁波谱按照波长的长短顺序排列而

4、成102 nm 10 nm 102nm khnm光子的频率（hz,赫兹）；2：光子的波长（nm）；cm 10- cmx射线了射线无线电液0.1 cm 10cm 103 i i i 微 波可见光：400-750nm；近紫外:200-400nm；近红外：750-2500nmoc、单色光、复合光与光的互补单色光：单一波长的光，通常意义的单色光是指波长处于很窄的某一范围的光;复合光：由不同波长的光组合而成的光。可见光400-750nm混合j色散吉 iia iiaf=3 rm xm.650-750600 650580-600500-580490-500480 490 450 480400-450nmnm

5、nmnmnmnm nm光的互补：若两种不同颜色的单色光按一定的强度比例混合得到白光，那么就称这两种单色光 为互补色光，这种现象称为光的互补。2、物质对光的选择性吸收a、颜色与光的关系完全吸收完全透过光作用于物质时，物质吸收了可见光,而显示出特征的颜色。物质呈现的颜色与光有着密切的 关系,物质呈现何种颜色，与光的组成和物质本身的结构有关。e物质的电子结构不同，所能吸收光的波长也不同，这就构成了物质对光的选择吸收基础;e物质选择性地吸收白光中某种颜色的光,物质就会呈现其互补色光的颜色;屯 溶液颜色的深鬲"取决于溶液中吸光物质浓度的高低。表5-2-1光的互补关系物质的颜色吸收光颜色波长范围

6、（x,nm）黄绿紫400-450蓝450-480绿蓝480-490蓝绿490-500紫红绿500-560紫黄绿560-580蓝580-600绿蓝600-650蓝绿650-7503、吸收曲线（吸收光谱）吸光度（/）与波长（久）的关系曲线 吸收曲线中吸光度最大值处（吸收峰）对应的波长称为最大吸收波长，以血ax表示。e定性分析基础:不同的物质具有不同的分子结构，因而具有不同的吸收曲线，可以根据吸收曲线的形状，即吸 收峰的数目、峰对应的波长和最大吸收波长的位置，对物质进行定性分析。e定量分析基础: 在同一波长下，物质的浓度越大，物质对光吸收程度越大。图11-2 kmnoq溶液的吸屯 同一物质，浓度不同

7、，其吸收曲线的形状和入瘁的位置不变。4、分子吸收光谱a、光谱、吸收光谱及分子吸收光谱的概念白光经过棱镜而发生折射，各种光波的折射率（刃）随着波长2、而/,可用科希经验公式表 示：/ b c式中a、b、c：常数。因此，凡是按波长顺序排列的电磁辐射都可以称为光谱。如果让光源先通过吸光物质（溶液、液体或气体），再经过棱镜色散则所形成的光谱中就会出 现一个至数个喑区或若干喑线，这就是该吸光物质的可见光吸收光谱，光谱中的喑区或喑线就是被 吸光物质所吸收掉的光波区或光线。因此，把吸光物质对电磁辐射吸收时其透过的光谱称为吸收光 谱。若吸光物质为分子或离子团，则称为分子吸收光谱；若吸光物质为原子蒸气，则称为原

8、子吸收 光谱。根据物质分子所吸收光的波长及能量的不同，可将分子吸收光谱区分为三类： 可见一紫外吸收光谱（200780nm） 红外吸收光谱（0.7825pm） 远红外吸收光谱（251000pm）b、分子吸收光谱的测定其测定方法是：利用棱镜的色散作用或光栅的衍射作用,从具有连续辐射的光源（如可见光用 餌丝灯、紫外光用氢灯或氛灯、红外光用炽热的硅碳棒）中逐步分离岀各个波长的光波,并使之 一次通过吸收池中的被测物质溶液,测出溶液对每一波长的吸光度或透光度,绘制吸收光度一波 长曲线或透光度一波长曲线。这种曲线就是吸收物质分子的吸收光谱，又称吸收光谱曲线或分光光度曲线。5. 2.2光的吸收定律（朗伯比尔定

9、律可见一紫外光度分析法及红外吸收光谱法定量分析的理论基础（一）朗伯一比尔定律及其意义1、吸光度的意义吸光度表示光束通过溶液时被吸收的程度，用/表示： = lg = lgy式中d 入射光强度；" 透过光强度；t：透光率。e 溶液所吸收光的强度厶t8 =>透过光的强度厶> 0 =>吸光度力» 00 ；e吸光度力的范围：0</l<ooo2、透光度的意义透光度也称为透光率或透射比，表示透过光占入射光的比例，也是物质吸光程度的一种度量, 以t表示：t丄厶其屮，/（严厶+厶e 透光度的范围：0<7<1； t其对光的吸收to,反之，tton其对光

10、的吸收too；e 透光度也常以百分率表示，称为百分透射比100t,其值在0100之间。3、朗伯一比尔（lambertbeer）定律朗伯定律（1760年）：光吸收与溶液层厚度成正比，即aocb, a = kb比尔定律（ 1852年）：光吸收与溶液浓度成正比，即/occ, a = kc两者结合起来，得到朗伯比尔定律：当一束平行单色光垂直照射到样品溶液时，溶液的吸光度与溶液的浓度及光程（溶液的厚度）成正比关系，即:a = g = khc式中a:吸光度；t:透射比；b:溶液厚度；-溶液浓度；k：比例系数，其与吸光物 质的性质，温度，吸光波长有关。愆 lambertbeer定律使用条件: 入射光为平行单

11、色光且垂直照射； 均匀非散射体系； 吸光质点之间无相互作用（稀溶液，c<0.01mol/l）； 无荧光和光化学现象发生。4、比例系数k的表示方法k值的表示方法依赖于溶液浓度的表示方法，在液层厚度b以厘米为单位时，比例系数k的名 称、数值及单位均随溶液浓度单位而变。常有以下三种表示方法：门叽 a a = abc a：吸收系数，单位为l g cm-1a = kbc 一a = ebc£ :摩尔吸收系数，单位为l mol 'cm 1:百分吸收系数未知分子、量的物质a、摩尔吸收系数£的意义£表示物质的浓度为lmol/l, 液层厚度为lcm 时溶液的吸光度。单位

12、： （lmol“ cm"）"占其与吸光物质的性质、入射光波长、温度和溶剂等因素有关; 不同物质具有不同的£,它是在一定条件下，某物质对某一波长的光的吸收能力大小的量度; 对于同一物质，当其它条件一定时，£的大小就取决于如射光的波长兄。即£ = /仏），因此2pmax - max ' 占是衡量光度法灵敏度高低的重要指标。吕讣兀亠该物质的灵敏度too。一般认为， £inax>l04 l mol1cm1的方法是较灵敏的。b、4与£、心几与£之间的关系e = am式中m :吸光物质的相对分子质量。5、吸光度的

13、可加和原理多组分混合体系中，如果各组分分子之间不存在离解、聚合、化学反应等化学平衡时，其吸光 度具有加合性，即：nnne 根据吸光度的加和性可以进行多组分的测定以及某些化学反应平衡常数的测定。（）lambertbeer定律发生偏离的原因lambert定律是普遍成立的，而beer定律却有时会偏离。偏离比尔定律的原因较多，基本是 可分为物理和化学两个方而。物理方而主要是入射单色光不纯及杂散光等的彫响；化学方而则是溶 质的解离、缔合及互变异构反应等。1、单色光不纯的影响（仪器本身造成的）仪器使用的是连续光源，用单色器分光，由于单色器色散能力的限制和出口狭缝要保持一定的 宽度，所以我们不可能得到纯的单

14、色光。>非单色光引起的偏移:复合光由人和4组成，对于浓度不同的溶液。和b,引起的吸光度的偏差不一样，浓度大，复 合光引起的误差大，故在高浓度时线性关系向下弯曲，即用不纯单色光所测得的吸光度较用波长为 入涿所测得的吸光度小。图5-2-2对比尔定律的偏离>克服方法：a、尽量选用较好的单色器，使入射光的波长范围尽可能窄；b、入射波长2选择在峰值位置（在波峰有一个/值相差较小的区域）；2、非平行入射光导致光束的平均光程b大于吸收池厚度b,实际测得的吸光度大于理论值，产生正偏离。3、介质不均匀入射光会因散閒而轨矣，專致t减小，实测的a偏高。/克服方法：避免溶液产生胶体或浑浊。4、化学因素吸光

15、物质常因稀释、ph值及试剂浓度变化等因素的影响而发牛一系列化学反应，例如离解、 缔合、溶剂化、互变异构反应及吸光物质组成改变等，结果使溶液中吸光物质的真实浓度与溶液的 指示浓度不再成正比关系，破坏了吸光度与浓度的线性关系，于是偏离了光吸收定律。 如:cr2o72_+h2o_=2hcror=2h+2cro42-par的偶氮一醍腺式5、最佳的吸光度测量范围a=0.2 0.85. 2.3 可见一紫外吸收光谱的产生及分子结构的关系1、分子的能级与吸收光谱的产生a、物质分子内部三种运动形式：（1）电子相对于原子核的运动；（2）原子核在其平衡位置附近的相对振动；（3）分子本身绕其重心的转动。4分子具有三种

16、不同能级：电子能级、振动能级和转动能级 丄 三种能级都是量子化的，u各自具有相应的能量丄 分子的内能：屯子能量瓦、振动能量仇、转动能量耳 即 e=ec+e+e<a£e>a£v>ar分子的这三种能级分布情况如下图示。厂二o4v"二 0纯电子2臥迁4纯转动纯振动2蔓虞迁 跃迁 j = 06”4一j =02 =双原子分子的三种能级跃迁示意图紫外一可见光谱属于电子跃迁光谱o电子能级间跃迁的同时总伴随有振动和转动能级间的跃迁。即电子光谱中总包含有振动能级和 转动能级间跃迁产生的若干谱线而呈现宽谱带。探讨论:（n转动能级间的能量差皿 0.0050.050ev

17、,跃迁产生吸收光谱位于远红外区。远红外光 谱或分子转动光谱；（2）振动能级的能量差约为：0.05lev,跃迁产生的吸收光谱位于红外区，红外光谱 或分子振动光谱；（3）电子能级的能量差厶化较大120evo电子跃迁产生的吸收光谱在紫外一可见光区，紫 外一可见光谱或分子的电子光谱；（4）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，是物质定性的依据；（5）吸收谱带强度与分子偶极矩变化、跃迁几率有关，也提供分子结构的信息。通常将在最 大吸收波长处测得的摩尔吸光系数怖ax也作为定性的依据。不同物质的uax有时可能相同，但阳ax 不一定相同；（6）吸收谱带强度与该物

18、质分子吸收的光子数成正比，定量分析的依据。2、可见一紫外吸收光谱的主要类型 兀t7t*跃迁引起的吸收谱带； nm*跃迁引起的吸收谱带； （t t <7*跃迁引起的吸收谱带； 跃迁引起的吸收谱带； 电荷转移引起的吸收谱带（pt d跃迁）； 配位体场跃迁引起的吸收谱带（did, ftf跃迁）。3、a、基本概念生色团最有用的紫外一可见光谱是由兀一和跃迁产生的。这两种跃迁均要求有机物分子中含 有不饱和基团。这类含有兀键的不饱和基团称为生色团。简单的生色团由双键或卷键体系组成， 如乙烯基、按基、亚硝基、偶氮基一n=n、乙烘基、月青基一c三n等。b、助色团:有一些含有n电子（孤对电子）的基团（如一o

19、h、一or、一nh2、一nhr、x等），它们木 身没有生色功能（不能吸收a>200nm的光），但当它们与生色团相连吋，就会发生一兀共轨作用， 增强生色团的生色能力（吸收波长向长波方向移动,且吸收强度增加），这样的基团称为助色团。c、红移与蓝移有机化合物的吸收谱带常常因引入取代基或改变溶剂使最大吸收波长九疵和吸收强度发生变 化：九和向长波方向移动称为红移,或长移。向短波方向移动称为蓝移（或紫移）或短移。吸收强度即摩尔吸光系数c增大或减小的现象分别称为增色效应或减色效应，如图所示。强带（strong band）： emax> 104弱带（weak band）： 為ax< 10/

20、溶剂极性的不同也会引起化合物吸收光谱的红移或蓝移，这种作用称为溶剂效应:在龙t%*跃迁中，激发态极性大于基态，当使用极性大的溶剂时，由于溶剂与溶质相互作用， 激发态龙*比基态龙的能量下降得更多，因而激发态与基态之间的能量差减小，导致吸收谱带久max 红移。而在跃迁中，基态n电子与极性溶剂形成氢键，降低了基态能量，使激发态与基态 之间的能量差变大，导致吸收带九ax向短波区蓝移。4、吸收带吸收峰在紫外一可见光谱屮的波带位置a、r带从德文radikm（基团）得名为刃1兀*跃迁引起的吸收带。如城基一c=o、no2> cho等，其特点为吸收强度弱，£ <100,吸收峰波长一般在27

21、0nm以上；b、k带从德文konjugation（共辘作用）得名为7tt沪跃迁引起的，如共辘双键。该吸收带的特点为吸收峰很强，8>104,最大吸收峰位置一 般在217280nmo共辘双键增加，九椰向长波方向移动，务郴也随之增加；c、b带从德文benzenoid（苯的）得名为芳香化合物（包括杂环芳香化合物）的特征吸收带。这是由于兀-卅跃迁和苯环的振动重叠引 起的。苯蒸气在230270nm处出现精细结构的吸收光谱，称为笨的多重吸收带或精细结构吸收带。 在极性溶剂中或苯环上有取代基时，复杂的b吸收带简化，精细结构消失，出现一宽峰，中心在 256nm, £=220。d、e带是由苯环结构

22、中三个乙烯的环状共辘系统的跃迁所产生的。分为e】和e2吸收带，其中e在 185nm 附近，e=47000, e?在 204nm, £=7900,均为强吸收。5、有机化合物的紫外一可见吸收光谱有机化合物的紫外一可见吸收光谱，是其分子中外层价电子跃迁的结果（三种）："电子、兀电 t> n 电 了 （p 电 了）。分子轨道理论：一个成键轨道必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，即成键轨道或非键轨道上。外层电子吸收紫外或可见辐射后，就从基态向激发态（反键轨道）跃迁。主要有四种跃迁所需能量ae大小顺序为: 跃迁所需能量最大，o电子只有吸收远紫外光的能量才

23、能发生跃迁。饱和烷桂的分子吸收光谱出现在 远紫外区（吸收波长a<200nm,只能被真空紫外分光光度计检测到）。如甲烷的久为125nm,乙烷 入吨为135nmo ->/跃迁所需能量较大。吸收波长为1502501w1,大部分在远紫外区，近紫外区仍不易观察到。含非键 电子的饱和姪衍生物（含n、0、s和卤素等杂原子）均呈现 一>/跃迁。如一氯甲烷、甲醇、三甲 基胺n >/跃迁的x分别为173nm> 183nm和227nmo 兀t7t*跃迁所需能量较小，吸收波长处于远紫外区的近紫外端或近紫外区，摩尔吸光系数务涿一般在 loy mol-cm-1以上，属于强吸收。不饱和桂、共轨

24、烯桂和芳香绘类均可发生该类跃迁。女恥乙 烯 7tt7t*跃迁的久为 162 nm, £max 为：lx104l* 010卩9111一幕 跃迁需能量最低，吸收波长x>200nmo这类跃迁在跃迁选律上展于禁阻跃迁，摩尔吸光系数一般为 10lool mof1 cm1,吸收谱带强度较弱。含有杂原子不饱和基团如=c=o、=c=s、n=n等，分 子中孤对电子和7t键同时存在时发生n >7i*跃迁。丙酮n >兀“跃迁的a为275nm 6'max为22 lmof1 -cm-1 （溶剂环己烷）。6、金属配合物的紫外一可见吸收光谱金属离子与配位体反应生成配合物的颜色一般不同于游

25、离金属离子（水合离子）和配位体本身的 颜色。金属配合物的生色机理主要有三种类型： 配位体微扰的金属离子clt 电子跃迁和电子跃迁 摩尔吸收系数£很小，对定量分析意义不大。 金属离子微扰的配位体内电子跃迁金属离子的微扰，将引起配位体吸收波长和强度的变化。变化与成键性质有关，若静电引力 结合，变化一般很小。若共价键和配位键结合，则变化非常明显。 电荷转移吸收光谱在分光光度法中具有重要意义。q、当吸收紫外可见辐射后，分子中原定域在金属m轨道上电荷的转移到配位体厶的轨道， 或按相反方向转移，这种跃迁称为电荷转移跃迁，所产牛的吸收光谱称为荷移光谱。b、电荷转移跃迁本质上属于分子内氧化还原反应，

26、因此呈现荷移光谱的必要条件是构成分 子的二组分，一个为电子给予体，另一个应为电子接受体。c、电荷转移跃迁在跃迁选律上属于允许跃迁，其摩尔吸光系数一般都较大（104左右），适宜 于微量金屈的检出和测定。d.电荷转移跃迁在紫外区或可见光呈现荷移光谱，荷移光谱的最大吸收波长及吸收强度与 电荷转移的难易程度有关。例：fe巩与sc"形成血红色配合物，在490nm处有强吸收峰。其实质是发生了如下反应： fj+scn +av=fe scn 2+§ 5.3可见一紫外分光光度法的应用（掌握）釀夕卜二可觅分充龙度法壬婁甬于右机物芬崭: 定性分析：比较吸收光谱特征可以对纯物质进行鉴定及杂质检查；

27、 定量分析：利用光吸收定律进行分析。5. 3. 1 定性分析1、紫外一可见分光光度法定性分析的内容包括化合物的鉴定及结构分析两方面。2、一般有两种定性方法： 比较吸收光谱曲线； 用经验规则计算最大吸收波长入亦，然后与实测值比较。（一）化合物的鉴定1、比较光谱的一致性在相同的测定条件下（溶剂、ph等）下，测定未知物的吸收光谱与所推断化合物的标准物的 吸收光谱直接比较，或将其与未知物的吸收光谱数据进行比较。如果吸收光谱的性状，包括吸收光 谱的入癫、>吸收峰数目、位置、拐点及ax等完全一致时，则可初步认为是同一化合物。为了进一步确定，可再用其他溶剂分别测定，如吸收光谱仍然一致，则进一步肯定二者

28、为同一 物质。e 应指出，紫外吸收光谱相同，有时两种化合物不一定相同，因为紫外吸收光谱通常只有23个 较宽的吸收峰，具有相同生色团而结构不同的分子，有时会产生相同的紫外吸收光谱。因此， 不能单凭紫外吸收光谱下结论。2、比较最大吸收波长及吸光度比值的一致性如二勺力2 *2若物质的吸收峰较多，往往规定以某几个吸收峰对应的吸光度或吸收系数的比值作为鉴定标 准。将试样与标准样品或与文献数据相比较，最大吸收波长相同，峰处吸光度或吸收系数的比值在 规定范围内，则可认为两者是同一物质。屯纯度检查1、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；以峰谷吸光度比值表示。（二）结构分

29、析可见一紫外吸收光谱基木上是分子中牛色团和助色团的特征，而不是整个分子的特征。因此, 在结构分析中，可见一紫外吸收光谱法的主要作用是推测官能团及确定共辄体系,如拨基、硝基、 苯环、共轨二烯及共轨多烯等。1、官能团的鉴定初步判断规律：（1）化合物在220280nm范围内透明（即£<1 ）,可推断化合物不含苯环、共觇双键、醛基、 硝基、酮基、漠和碘；（2）在210250nm有强吸收带，表示含有共辘双键。如104<£v2xl（/范围内，说明为二烯或 不饱和酮；如在260、300、330nm有高强度吸收峰，则化合物含有35个共轨龙键；（3）在250300nm有弱吸收带，

30、“10100，则含有按基；在此区域若有中强吸收带，则是 苯核的特征；（4）如化合物有许多吸收峰，其至延伸到可见光区，则可能为一长链共轨化合物或多环芳桂。2、顺反异构体的确定一般來说，反式异构体比顺式异构体有较大的入迪及据此可以判别顺反异构体。3、互变异构体的确定常见的互变界构体有酮一烯醇式、醇醛的环式一链式、酰胺的内酰胺一内酰亚胺式等。 例如，乙酰乙酸乙酯具有酮一烯醇式互变异构体：ohohohohch3-cch2c0c2h5 二ch3-c=ch c-0c2h5酮式 272nm（£16）, r带烯醇式 300nm, r带243nm, e 带这两种异构的相对含量随溶剂的极性而变，在极性溶

31、剂中，例如在水中，酮式易与极性溶剂形成氢键，上述平衡左移，使酮式占优势，其吸收光谱只有1个弱峰r带；在非极性溶剂中，例如 在己烷中，烯醇式可牛成分子内氢键而具有稳定性，使烯醇式占绝对优势，其吸收光谱除有一个弱 吸收带r带外，在243nm处还有一个强吸收带k带。4、将经验规则计算的入涿与实测值对照确定化合物结构（1）共辄烯绘/lx的计算woodward总结了大量实验数据，提出了共辘二烯、三烯、四烯k吸收带入疵的计算规则，如下表，以溶剂为乙醇基数（共辘二烯基本吸收带） 增加值217nm5、助色团一ocoronm1、二烯在同一环内（同环二烯）36nmor6nm2、每个烷基（或环基）5nmsr30nm

32、3、环外双键5nmcl, br5nm4、增加一个共辄双键30nmnr)r260nm环外双键是指某一环内的环外并与该环直接相连的双键。例1：水芹烯有两种异构体，经其他方法测定其结构为a及b。其紫外光谱：本的九瘁为263 nm （皿x为2500）, 0体的/imax为231nm（&nax为900） o试问a及b何者为g体,何者为0体？(a)(b)解：根据woodward规则计算出（a）及（b）两结构的心基值 烷基 环外双键 同环二烯(a)217nm(5x2) +10 nm(5x1) +5 nmonm'max=232nm(b)217nm(5x3) +15 nmonm36nm4ax =

33、 268nm由以上计算可知：结构（a）的计算值（2唤=232何），与0体的实测值（231mn）相近,故结构（a）应为0体，而结构（b）为。体。0不饱和s酮、酸、酯入逖的计算由于woodward> fieser及scott等人的工作，总结出了计算a , 0不饱和醛、酮、酸、酯k 吸收带入瘁的计算规则，如下表，以溶剂为乙醇基值oaca、0、86nma. 0不饱和醛207nmora35nma、0不饱和酮215nmp3 onma、0不饱和六元环酮215nmy17nm仅、0不饱和五元环酮202nm831nma0不饱和酸或酯sr085nma或0单取代208nmcla15nma > 0或0、0双

34、取代217nm012nm©、0、0三取代225nmbra25nm增加值03 onm增加1个共觇双键（对酸、酯 也适用）30nmnrjr2095nm烷基或环基a10nm每个环外双键 （对酸、酯也 适用）5nm12nm了或更高（对酸、酯也适用）18nmoha35nm030nm750nm例2：计算该物质的入和。chcoc2h5d°解：卩、0双取代不饱和酯217nm环外双键+5 nm4ax （计算值）=222nm（3）拨基取代苯化合物rc6h5cox的入枷计算scott规则如下表，以溶剂为乙醇。该规则用于计算拨基取代苯化合物中苯环与拨基共辘所形 成的k吸收带的入郴值。表6 -8按基

35、取代苯化合物r-c6h-co-x入“的scott规则蜂本值x二r为酮 x = h为軽x=oh或0"为酸或酯 cox = cn 为購增加值 烷基或环基取代一246nm 250nm 230nm 224nm0ht or一 （ta-.is'工畀邻3nm loumlmml7n25clbr-nh2-nhacm 7h r nn邻一、间一对一邻一、间一对_邻一、间一对一邻一、间一对一对一邻一、间一对onm10nm2nmj5nm13nm58nm20nm45 nm73nm20nm85nm例3：计算下述化合物的入诳值。解:酸基值230nm对位一nh2+58nm4ax （计算值）=288nm 实测值

36、=288nm5. 3. 2 定量分析定量分析的方法很多，应根据测定对象和目的加以选择。 单组分=> 常规定量法； 高浓度或极低浓度n差示分光光度法； 试样浑浊或背景吸收较人=> 双波长分光光度法。（一）常规定量法1、比较法比较法又称为标准对照法。在最大吸收波长处分别测岀试样溶液及标准溶液的吸光度心及4， 进行比较可直接求得样品的浓度。ax =4 = £c、b=>2、标准曲线法应用最广泛配制一系列（一般为58个）浓度不同的标准溶液u分别在选定波长下测定其吸光度u绘制/c工作曲线（若符合吸光定律，则可得到一条通过坐标原点的直线）u相同条件下测样液的吸光度在标准工作曲线上

37、查出其对应的浓度e本法特点:分析同种类的大批试样比较方便。因为这样一条标准曲线，只要操作条件不变，就可供一段时 间内使用，不必每做一个试样分析都要同时作一条标准曲线。e注意事项: 标准溶液的组成与浓度应尽量与试样接近； 如仪器条件和操作条件（试剂、酸度、温度）变化了，则应校正曲线，或重新制作标准曲线。3、标准加入法（增量法）分类：一次标准加入法和多次标准加入法。（1） 一次标准加入法 取一份试液测其吸光度，设为再取另一等分试液，加入一定量标准溶液使其浓度增加q,测定吸光度，设为ax+k,根据lambertbeer定律得:a =心 也之(q+q)b（2）多次标准加入法该法是在若干等份试样溶液屮分

38、别加入不同量的被测组分标准溶液，使增量值分别为0, %, %,，测定对应的吸光度，则a = £bcx+ck）绘制a-ck校正曲线，如下图，用外推法使校正曲线延长于横坐标。点，则00,的长度所对 应的浓度就是被测组分的q。除被测组分含量不同外，在各分试样中其他成分都相同，他们对一系列吸光度测定的影响都 一致，能相互抵消。因此，标准加入法特别适合复杂试样中微量组分的测定。（二）多组分定量方法以两组分为例根据吸光度的加和性特点，在同一试样中可以测定两个以上的组分。设试样中含有x, y两 种组分，在一定条件下将他们转化为有色化合物，分别绘制其吸收光谱，会下图出现三种情况：%c、ccctccc

39、（1）图情况是兀，y组分互不干扰，各在入3处测定；（2）图情况是兀干扰y组分测定，但y对兀无干扰；此吋可先在人处测量溶液的吸光度代 ,并求得x组分的浓度；然后再在入处测量溶液的吸光度昇厂和纯组分兀及尹的磅和碣，根据吸 光度的加和性特点，列出下式：即能求出尹组分的浓度（3）图情况是兀，尹组分互相干扰，这时首先在人处测量混合物的吸光度力苯丁和纯组分兀及 尹的勺和骂值。然后在入处测量混合物的吸光度/；）'和纯组分x及尹的磅和磅值。列出方程式: /厂之即$式屮石、磅和磅、%:由浓度兀及尹的纯溶液测得；/、:由实验测得;q、cv：联立方程求得。”e 对于更复杂的多组分体系，可用计算机处理测定的结

40、果;愆 理论上，该法可应用于多组分体系的测定，但实际应用较少，原因是误差较大。（三）差示分光光度法1、方法原理该法的特点是用一个已知浓度的标准溶液作为参比溶液以测量吸光度。根据光吸收定律对未知溶液有：4 = lg = ebcx1 x对浓度为c（）的标准溶液有：4）=lgj7 = £bc°以浓度为c。的标准溶液作为参比溶液时，所测得未知溶液的吸光度川为力'=&_4）=lg = £b（q_c（）式中a1：相对吸光度。上式表明，a'oc ex-c0),它是差示分光光度法的基本公式。2、测定方法(1) 高吸光度测定法其操作方法是在检测器未受光照射吋

41、，调节仪器的透光度为0；当入射光通过一个比试样浓 度稍低的参比溶液吋，将仪器的透光度调为100%,如下图示：然后测定试样的吸光度，用比较法或标准曲线法确定试样浓度。 绘制标准曲线的方法是：根据试样浓度大小，配制一系列标准溶液u以浓度最小(q)的一个溶液作为参比溶液u汎u定其他标准溶液的相对吸光度/tu绘制川-(c$-)标准曲线 也可用比较法计算未知溶液的浓度。由a'=ax-a() = s- = eb(cx-c()对未知溶液及标准溶1 x液得：q = £b(q_co)a/ = eb(cs-c0)=>(2) 低吸光度测定法此法要求参比溶液的浓度大于试样溶液的浓度。具体操作方

42、法如下:用纯溶剂调仪器的透光度为100%再用参比溶液来调仪器的透光度为0同样地，也可以用标准曲线法或比较法来求试液的浓度c, o标准曲线法：才-(c°-cj作图;比较法：cx=co-co-cs)(3) 最精确测定法 先用一个比试样浓度大的参比溶液调节透光度为0,再用一个比试样浓度小的参比溶液调节透光度 为100%。该法也可用标准曲线法及比较法来计算未知液的浓度。此法要用两个浓度不同的标准溶液作为参比溶液,并要求试样浓度介于两个参比溶液之间。参比涪液1参比港液2愆差示分光光度法实际上就是把读数标尺对测量有用的一段加以扩展放大，所以，能提高分析结 果的准确度；e差示法在实际应用中收到一定

43、限制，因为使用一定浓度的标准溶液作为参比溶液时，透射光强 度减弱，为了调100%透光度，就必须提高光源强度、增宽狭缝或提高仪器的灵敏度。增宽狭 缝和提高仪器灵敏度又会使光谱通带变宽，噪音增大，造成测定灵敏度下降和工作曲线的线性 关系破坏。（四）双波长分光光度法基本原理让波衣为人及入的两束单色光分别交替地通过同一试液，若调节两单色光的入射强度均为/。， 则试液对两波长的吸光度分别为式中人、a：单色光人及入的透过光强度；j、被测物质在人及4波长下的摩尔吸收系数；、试样溶液对人及人两单色光的背景吸收。若设法使企=4,，则上述两式之差为：心=企=览+ =（£冷上式表明a -（空-勺）,这是双

44、波长分光光度法的理论基础。愆 与单波长分光光度法相比，双波长分光光度法的特点是不用参比溶液，而试液本身对某一波长 人的吸光度厶作为参比，这可避免单波长分光光度法使用试样及参比两个吸收池时由于两吸 收池之间的差异所引起的误差，可以消除背景吸收及光散射所引起的误差,适用于多组分混合 物的分析。2、波长组合人-入的选择 选择波长组合的基本条件是： 被测组分在两波长处的吸光度及其差值应足够大； 共存（干扰）组分在两波长下应具有相同的吸收，因此可将干扰组分的吸光度视为背景吸收 4而加以扣除。选择人-入组合的方法，通常用作图法，现在以两组分混合物为例加以说明:(1) 曲线g是欲测组分a的吸收光谱，曲线b是

45、干扰组分b的吸收光谱。(2) 可选择a组分的最大吸收波长作为测定波长入，然后沿此作一垂直于x轴的垂线，此垂 线交曲线b于d点，由d点作无轴的平行线，在曲线b上便有1个或几个交点(如图e、f),这 些交点所对应的任一波长都可以选作参比波长，但究竟选择哪一个更好，就要考虑波长组合的基木 条件。定量分析方法也可用标准曲线法或比较法。5. 3. 3 可见一紫外分光光度法的应用(-)配合物组成及其稳定常数的测定1、摩尔比法(饱和法)根据金属离子m与配体r反应过程中被饱和原则来测定配合物组成 设配位反应：m + nr=mrn(仔色)前提:(dm、r均无色，即m和r均不干扰mrn； mrn稳定； n值大。固

46、定 ,改变s ,配制一系列仏不同的溶液，在/u处分别测量各溶液的吸光度a，作力仏cmcm图。n =v丿转折点图5-3-1配合物组成的测定(1) 当加入的配位体r还没使m定量转化为mr.时，曲线处于直线阶段；(2) 当加入的配位体r已使m定量转化为并稍有过量时，曲线便出现转折；(3) 加入的r继续过量，曲线便成水平直线；(4) 转折点所对应的摩尔比便是配合物的组成比。若配合物稳定，则转折点明显；反之，则 不明显，此时可用外推法求得两直线的交点。配合物的稳定常数表示为：k 二皿/ m町设配合物不离解时在转折点处的浓度为c,配合物的解离度为则达到平衡时m = ca/? = anc则k产(1一 = i

47、f caanc卅匕叫式中q二兰二1。在转折点处可求得兀，吸光度/可由实验测得，彳由外推法求得，则:a1 a'-a1kf=a1( a an cni a丿e 摩尔比法适用于解离度小、稳定性高、配位比高的配合物组成的测定。2、等摩尔连续变化法（job法） 设配位反应：m + nr=mrn（有色）保持+6之为常数，连续改变仏，配制一系列显色溶液，分别测量系列溶液的吸光度a,以a对竺作图。n=（cr/cm）转折点若以m、r和mrj分别表示金属离子、配位体和配合物平衡时的浓度，/为金属离子在总浓度中所占的分数，f亠,则cm = cm-nmrn = fc-nmrn r = cr-nmrn = (l-

48、f)c-nmrn:=两二ajifc-nmrfl)-(l-f)c-nmrrine等摩尔连续变化法适用于配位比低、稳定性较髙的配合物组成的测定。（二）酸碱解离常数的测定光度法是测定分析化学中应用的指示剂或显色剂解离常数的常用方法，因为它们大多是有机 弱酸或弱碱，只要它们的酸色形和碱色形的吸收曲线不重叠。该法特别适用于溶解度较小的弱酸或 弱碱。现以一元弱酸hl为例，在溶液中存在平衡：hlit+l _其解离常数hl pk“=ph + lg j 巧r-i由上式可知，只要在某一确定的ph条件下，知道間值，就可以计算出pk«。hl与l-互为共轨酸碱，它们的平衡浓度之和等于弱酸hl的分析浓度co只要

49、两者都遵循lambert-beer定律，就可以通过测定溶液的吸光度求得黑值。具体做法如下：门配制个浓度c相同而ph不同的hl溶液u在某一确定波长下，用1.0cm的吸收池测量个溶液的吸光度au酸度计测量各溶液的ph值各溶液的吸光度为:4 % 皿+s 匚卜%芒胡+s（q）c = /z+r在高酸度介质中，可以认为溶液中该酸只有hl型体存在，仍在上述确定的波长下测定吸光 度，则ahl=£hlhl = £hlcp 二 ahlhl在碱性介质屮，可以认为该酸主要以l型体存在，则廿。巧三fl （c c(b)% 将（b）、（c）代入（q）后，整理得：=>w ahl-ah+ 匚a apk

50、 严 ph + lg ahl-a上述是光度法测定一元弱酸解离常数的基本关系式。式中力皿、al.分别为弱酸定量地以hl、 型体存在时溶液的吸光度，该两值是不变的。a为某一确定ph时溶液的吸光度。上述各值均可 由实验测得。将测得的数值代入上式，则可算出pk“值。对于一系列5个）c相同而ph不同的 hl溶液，就可测得个pk«值，然后取其平均值。:§ 5.4可见一紫外分光光度计（掌握）5. 4.1 基本组歳部分及姑初原理紫外一可见分光光度计的组件紫外-可见分光光度计组件氢灯，矩灯，185-375nm； 鹄灯，360 -2500nm. 基本要求：光源强，能量分布均匀，稳定作用，将复合

51、光色散成单色光棱镜玻璃，360-3200n叫石英，200-4000nm光栅平面诱射光栅，反射光欄玻璃，光学玻璃，石英。玻璃比色皿一可见光区石英比色皿一可见光区、萦外光区作用：接收透射光，将光信号转换为电信号，并放大 光电管，光电倍皓管，光电二管，光导摄像管 （多道分析器）信号显示系统表头、记录仪、屏氣数字显示单色器吸收池检测系统2、光学性能-一可见光400looonm1波长范围,彳业从“门业i 一紫外-可见光190360nni2波长准确度：一般误差为土0.5nm3波长重现性，波长准确度的1/2左右。4狭缝和谱带宽：单色光纯度指标。最小谱带宽度可ii0.1-0.5nm5分辨率：数值越小越好。中等

52、仪s0.5nm,高级仪器0.1 nm6杂散光：所含杂散光强度百分比作指标。中等仪器0.5%,高级仪器00.004%7透光率测量范围，中档仪器为0%750%8吸光度测量范围：中档仪器为-0.1730+2.009测光准确度，中档仪器误差为±0.5%10测光重现性：测光准确度误差范围的4/2左右。5. 4. 2 紫外一可见分光光度计的类型、单光束分光光度计简单，价廉，适于在给定波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、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。仪器复杂，价格较高。3

53、、双波长将不同波长的两束单色光（右、局）快速交替通过同一吸收池而后到达检测器。产生交流信号。 无需参比池。4/1=12mn。两波长同时扫描即可获得导数光谱。单光東双光東双波长§ 5.5分析条件的选择（掌握）5. 51 彼謡罚ij量条侔1、浓度测量的相砧误差与溶液透射比的关系任何分光光度计都有一定的测量误差，这是由于光源不稳定，实验条件的偶然变动、读数 不准确等因素引起的。这些因素对于试样的测定结果影响较大，特别是当试样浓度较大或较小时。 因此要选择适宜的吸光度范围，以使测量结果的误差尽可能减小。根据lambert-beer定律可知：a = -lgt = cbc微分得：t0.4343 = -eb act再将上式代入lambert-beer定律得，测定结果的相对误差为：c _ 0.4343a7c tgt要使测定结果的相对误差*最小，对t求导数应有极小值，即 cddt04343attgt0.4343a7(lgr +0.4343)(tig 盯解得lgt = _0.434或t = 36.8%,即当/i = 0.434时，吸光度测量误差最小。如果光度计读数误差为1%,若要求浓度测量的相对误差小于5%,则待测溶液的透射比应 选在70%10%范围内，吸光度为0.151.00。实际工作中，可通过调节待测溶液的浓度，选用适当 厚度的吸收池等方式使透射比t或吸光度昇落入此区间。i kr|