第三章 仪器分析 紫外-可见吸收光谱法

1、南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院第三章第三章 紫外紫外- -可见光光度法可见光光度法第一节第一节 基本原理基本原理第二节第二节 紫外紫外- -可见分光光度计可见分光光度计第三节第三节 测量条件的选择测量条件的选择第四节第四节 分析方法及应用分析方法及应用南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院 是以溶液中物质的分子或离子对紫外是以溶液中物质的分子或离子对紫外- -可见光谱区可见光谱区辐射能选择性吸收为基础的分析方法。辐射能选择性吸收为基础的分析方法。1、定义、定义一、紫外一、紫外-可见光光度法可见光光度法 是基于是基于分子的价电子跃迁吸收紫外分子的价电子跃迁吸收紫外- -可见光

2、谱区辐可见光谱区辐射能来研究物质的组成和结构的方法射能来研究物质的组成和结构的方法，也称为紫外也称为紫外- -可可见吸收光谱法。见吸收光谱法。概述概述南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院2、波长范围、波长范围紫外光紫外光（10-400 nm)远紫外光（远紫外光（10-200 nm)-真空紫外光真空紫外光近紫外光（近紫外光（200-360 nm）可见光可见光 （360-760 nm） -可被人的眼睛所感觉可被人的眼睛所感觉 呈现互补光的颜色呈现互补光的颜色（200-760 nm）概述概述南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院二、紫外吸收光谱的产生二、紫外吸收光谱的产生.2、光谱形状

3、：、光谱形状：电子能级间跃迁的同时，总伴随有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，从而呈现振动和转动能级间的跃迁，从而呈现带状光谱带状光谱。1、过程：、过程：分子轨道上的电子分子轨道上的电子-吸收外来辐射吸收外来辐射- 在电子能级跃迁在电子能级跃迁-分子吸收光谱。分子吸收光谱。概述概述南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院3、吸收光谱、吸收光谱1) 定义定义 改变通过某一吸收物质的入射光波长，并记录该物质在每一波长处的吸光度A，然后以波长为横坐标，以吸光度为纵坐标作图，这样得到的谱图称为该物质的吸收光谱或吸收曲线。 250 300 350 400nm1234A概述概述南京

4、中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院2）吸收曲线的讨论）吸收曲线的讨论同一种物质对不同波长光的同一种物质对不同波长光的 A 不不同。同。 A 最大处对应的波长称为最大处对应的波长称为max对于不同物质，它们的吸收曲线对于不同物质，它们的吸收曲线形状和形状和max则不同则不同定性分析定性分析不同浓度的同一种物质，其吸收不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似，曲线形状相似，max不变。不变。问题：反之，问题：反之，max相同，是否就是同一物质？相同，是否就是同一物质？ 概述概述南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院 吸收谱带的强度吸收谱带的强度与分子偶极矩变化、跃迁几率与分子偶极矩变化

5、、跃迁几率有关。通常将有关。通常将max 也作为定性的依据。不同物质的也作为定性的依据。不同物质的max有时可能相同，但有时可能相同，但max不一定相同；不一定相同； 在在max处吸光度随浓度变化的幅度最大，所以测处吸光度随浓度变化的幅度最大，所以测定最灵敏，以此为定最灵敏，以此为定量分析定量分析的重要依据。的重要依据。概述概述南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院分析波段（分析波段（nm）光源光源吸收池材料吸收池材料紫外光200400nm氘灯（氢灯）石英玻璃 可见光400780nm钨灯普通光学玻璃相同点相同点跃迁机理相似遵循光的吸收定律 A= Kl c仪器构造大致相同不同点不同点三、紫

6、外与可见光谱的异同点三、紫外与可见光谱的异同点概述概述南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院一、电子跃迁类型一、电子跃迁类型与与UV-Vis有关的价电子：有关的价电子： 成键成键轨道轨道 成键成键轨道轨道 n 非键非键轨道轨道 *反键反键轨道轨道*反反键键轨道轨道能级高低次序：能级高低次序：COHn H第一节第一节 基本原理基本原理南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院l跃迁类型跃迁类型n* * n* 1104 L mol-1 cm-1。u吸收波长受组成不饱和键的原子影响不大。吸收波长受组成不饱和键的原子影响不大。如：含有如：含有C=C、CC的有机化合物。的有机化合物。如：如：HC

7、CH， NCH的最大吸收波长都是的最大吸收波长都是 175nmu能能 量：较小。量：较小。u波波 长：较长。一般在长：较长。一般在200 nm 附近。附近。 第一节第一节 基本原理基本原理南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院3、 n-*跃迁跃迁u摩尔吸光系数：较小。摩尔吸光系数：较小。 10100 L mol-1 cm-1 ，是区别，是区别 -*跃跃迁和迁和 n-*跃迁的方法之一。跃迁的方法之一。 u化合物：含有不饱和杂原子基团的有机物分子，基团中既有化合物：含有不饱和杂原子基团的有机物分子，基团中既有电子，也有电子，也有n电子。电子。u能能 量：最低量：最低u波波 长：最长，一般都在

8、近紫外光区，甚至在可见光区。长：最长，一般都在近紫外光区，甚至在可见光区。u杂原子电负性影响：与杂原子电负性影响：与n-*跃迁相同，跃迁相同，杂原子的电负性越杂原子的电负性越大大,max越小。越小。第一节第一节 基本原理基本原理南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院4、n *跃迁跃迁l化合物：含有杂原子（化合物：含有杂原子（N 、O 、S 、P和卤素原子）的饱和有机和卤素原子）的饱和有机 化合物，都含有化合物，都含有n电子。电子。 能能 量：较大量：较大 波波 长长：较短：较短，max一般在一般在150250 nm区域区域l杂原子的电负性影响：电负性越大，杂原子的电负性影响：电负性越大，

9、n电子被束缚得越紧，跃迁电子被束缚得越紧，跃迁所需的能量越大，吸收的波长越短。所需的能量越大，吸收的波长越短。l摩尔吸光系数：一般不大，通常为摩尔吸光系数：一般不大，通常为100300 L mol-1 cm-1 。如如CH3Cl的为的为173 nm ，CH3Br的为的为204nm，CH3I的为的为258 nm。第一节第一节 基本原理基本原理南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院有机化合物的紫外有机化合物的紫外-可见吸收光谱法的分析的基础：可见吸收光谱法的分析的基础： -*跃迁和跃迁和 n-*跃迁跃迁结论结论: 电子和电子和 n 电子比较容易被激发电子比较容易被激发 * 轨道的能量又比较低

10、轨道的能量又比较低共同点：化合物中含有不饱和官能团以提供共同点：化合物中含有不饱和官能团以提供 轨道。轨道。一般都大于一般都大于200 nm近紫外区或可见光区近紫外区或可见光区第一节第一节 基本原理基本原理南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院附：附： 有机化合物紫外有机化合物紫外-可见光谱可见光谱第一节第一节 基本原理基本原理南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院 下述两个分子能产生哪些类型的电子跃迁？下述两个分子能产生哪些类型的电子跃迁？ CH2=CH CH2CH2OCH3； *跃迁跃迁、 *跃迁跃迁、 n *跃迁跃迁 *跃迁跃迁、 *跃迁跃迁、 n *跃迁跃迁COCH3第一节

11、第一节 基本原理基本原理南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院5. 电荷转移电荷转移跃迁跃迁电子从给体向与受体相联系的轨道上跃迁，发电子从给体向与受体相联系的轨道上跃迁，发生在近紫外线区与可见光区之间。生在近紫外线区与可见光区之间。吸收谱带较宽、吸收强度大、吸收谱带较宽、吸收强度大、max104，是强吸收带。，是强吸收带。电子给予体电子给予体电子接受体电子接受体第一节第一节 基本原理基本原理南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院6. 配位体场配位体场跃迁跃迁 在在配体的作用下，配体的作用下，过渡金属离子的过渡金属离子的d轨道和轨道和镧系、锕系的镧系、锕系的f 轨道裂分轨道裂分，吸收

12、辐射后，产生，吸收辐射后，产生d一一d、 f 一一f 跃迁；跃迁；第一节第一节 基本原理基本原理南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院各种电子跃迁吸收光谱的波长分布图各种电子跃迁吸收光谱的波长分布图 第一节第一节 基本原理基本原理南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院二、常见术语二、常见术语1、吸收曲线、吸收曲线A吸收峰吸收峰 吸收峰吸收峰 谷谷谷谷肩峰肩峰(shoulder peak) max max min min sh第一节第一节 基本原理基本原理南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院u分子中能吸收紫外分子中能吸收紫外- -可见光的结构单元，称为生色团可见光的结构单元，

13、称为生色团( (亦称发色亦称发色团团) )。2、生色团和助色团、生色团和助色团 生色团主要是具有生色团主要是具有不饱和键和未成对电子的基团不饱和键和未成对电子的基团：生色团生色团(chromophore)引起引起 n* 、*跃迁跃迁第一节第一节 基本原理基本原理南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院u生色团的共轭作用生色团的共轭作用非共轭状态非共轭状态 基本不变基本不变 与不饱和键数目同步增大与不饱和键数目同步增大max 共轭状态共轭状态 原吸收峰消失原吸收峰消失 显著增大显著增大 长波处产生新吸收峰长波处产生新吸收峰在共轭体系中，电子具有更大的离域性，使得 *轨道能量下降，从而使*和n

14、 *跃迁的吸收峰都发生红移。第一节第一节 基本原理基本原理南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院助色团助色团(auxochrome)主要的助色团有羟基、烷氧基、氨基等：主要的助色团有羟基、烷氧基、氨基等：-F-CH3-Br-OH-OCH3-NH2-NHCH3-NH(CH3)2-NHC6H5-O- 一些含有一些含有n电子的基团电子的基团(如如OH、OR、NH、X等等)，它，它们本身没有生色功能们本身没有生色功能(不能吸收不能吸收 200nm的光的光)，但当它们与生色，但当它们与生色团相连时，就会发生团相连时，就会发生 n- 共轭作用，使吸收波长向长波方向移动，共轭作用，使吸收波长向长波方向

15、移动，且吸收强度增加，这样的基团称为助色团。且吸收强度增加，这样的基团称为助色团。第一节第一节 基本原理基本原理南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院 3、红移与蓝移（紫移）、红移与蓝移（紫移）红移红移(red shift or bathochromic shift) 是指一些带有非成键电子对的基团与生色团连接后，使生色团是指一些带有非成键电子对的基团与生色团连接后，使生色团的吸收带向长波移动，这种效应称为红移，该基团称为红移基团。的吸收带向长波移动，这种效应称为红移，该基团称为红移基团。-OH、-OR、 -NH2、 -NR2、 -SH、 -SR、 -Cl、-Br蓝移蓝移 (hypsoc

16、hromic shift) 是指一些基团与某些生色团连接后，使生色团的吸收带向短波是指一些基团与某些生色团连接后，使生色团的吸收带向短波移动，这种效应称为蓝移，该基团称为蓝移基团。移动，这种效应称为蓝移，该基团称为蓝移基团。-CH3、-CH2CH3、 -O-COCH3第一节第一节 基本原理基本原理南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院4、增色效应和减色效应、增色效应和减色效应 由于化合物的结构发由于化合物的结构发生某些变化或外界因素的生某些变化或外界因素的影响，使化合物的影响，使化合物的吸收强吸收强度（即摩尔吸光系数度（即摩尔吸光系数）增增大大的现象，叫的现象，叫增色效应增色效应，而使而

17、使吸收强度减小吸收强度减小的现象，的现象，叫做叫做减色效应减色效应。第一节第一节 基本原理基本原理南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院5、强带和弱带、强带和弱带114maxcmmolL10强强 带带113maxcmmolL10弱弱 带带南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院1.R带带R带是由含杂原子的生色团的带是由含杂原子的生色团的n*跃迁所产生的吸收带。跃迁所产生的吸收带。-N=O-N=N-强度较弱，一般强度较弱，一般11cmmol100L吸收峰通常位于吸收峰通常位于200400 nm之间。之间。三、吸收带三、吸收带第一节第一节 基本原理基本原理南京中医药大学翰林学院南京中医药

18、大学翰林学院2.K带带 K带是由共轭体系的带是由共轭体系的 *跃迁所产生的吸收带。是紫外可见跃迁所产生的吸收带。是紫外可见光谱中应用最多的吸收带。光谱中应用最多的吸收带。吸收强度大吸收强度大，一般，一般114cmmolL10吸收峰通常位于吸收峰通常位于217280 nm之间之间 K吸收带的波长及强度与共轭体系的数目、位置、取代基的种吸收带的波长及强度与共轭体系的数目、位置、取代基的种类有关。随共轭体系的加长而向长波方向移动类有关。随共轭体系的加长而向长波方向移动（红移）（红移），吸收强度吸收强度也随之加强。也随之加强。第一节第一节 基本原理基本原理南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院3

19、.B带带11cmmol200L吸收峰通常位于吸收峰通常位于230270 nm之间，中心在之间，中心在254 nm。 B带是由芳香族化合物的带是由芳香族化合物的 *跃迁与苯环的振动能级跃迁叠跃迁与苯环的振动能级跃迁叠加所产生的精细结构吸收带。加所产生的精细结构吸收带。是芳香族化合物的特征吸收是芳香族化合物的特征吸收，但在极，但在极性溶剂中精细结构消失或变得不明显。性溶剂中精细结构消失或变得不明显。苯的苯的B带：带：第一节第一节 基本原理基本原理南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院4.E带带11cmmolL00009吸收峰在180 nm E带是由芳香族化合物的带是由芳香族化合物的 *跃迁所

20、产生的精细结构吸收带。跃迁所产生的精细结构吸收带。也是也是芳香族化合物的特征吸收芳香族化合物的特征吸收。苯孤立的乙烯基的引起 *跃迁所产生跃迁所产生的E1带：E1带E2带苯环上共轭的二烯基的引起 *跃迁所产生跃迁所产生的E2带：吸收峰在204 nm11cmmolL0008第一节第一节 基本原理基本原理南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院E1 带带max =180nm， max=6104 L mol-1 cm-1 ；E2带带max 204nm， max=8103 L mol-1 cm-1 ；B带带 max =254nm， max=200 L mol-1 cm-1 。 在气态或非极性溶剂中

21、，在气态或非极性溶剂中，B带有许多由于苯环振动跃迁叠加在电子跃带有许多由于苯环振动跃迁叠加在电子跃迁上的精细结构。在极性溶剂中，这些精细结构消失，形成一个宽的谱迁上的精细结构。在极性溶剂中，这些精细结构消失，形成一个宽的谱带。带。 封闭共轭体系的苯环有三个封闭共轭体系的苯环有三个-*跃迁产生的特征吸收带，即跃迁产生的特征吸收带，即第一节 基本原理南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院 5.电荷转移电荷转移 跃迁跃迁6.配位体场配位体场跃迁跃迁 电荷转移所产生的电荷转移所产生的吸收带吸收带配合物吸收紫外配合物吸收紫外-可见光而可见光而呈现出相应的呈现出相应的吸收带吸收带第一节 基本原理P3

22、4表3-1 典型化合物的电子结构、跃迁类型和吸收带南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院吸收带类型吸收带类型K 带带B 带带E 带带 * 跃迁跃迁 n * 跃迁跃迁n * 跃迁跃迁带带 * 跃迁跃迁 * 吸收带吸收带 n * 吸收带吸收带 电荷转移电荷转移 跃迁跃迁配位体场配位体场跃迁跃迁 电荷转移电荷转移吸收带吸收带配位体场配位体场吸收带吸收带第一节第一节 基本原理基本原理南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院四、影响吸收带的主要因素四、影响吸收带的主要因素 物质的吸收光谱与测定条件有密切的关系。测定条物质的吸收光谱与测定条件有密切的关系。测定条件（件（温度、溶剂极性、温度、溶剂

23、极性、pH等等）不同，吸收光谱的形状、）不同，吸收光谱的形状、吸收峰的位置、吸收强度等都可能发生变化。吸收峰的位置、吸收强度等都可能发生变化。第一节第一节 基本原理基本原理1.位阻效应位阻效应 共轭效应使共轭体系形成大共轭效应使共轭体系形成大 键，结果使各能级间的键，结果使各能级间的能量差减小，从而所需能量也相应减小，因此共轭效应使能量差减小，从而所需能量也相应减小，因此共轭效应使吸收波长产生红移。吸收波长产生红移。共轭不饱和键越多，红移越明显，吸收强度也共轭不饱和键越多，红移越明显，吸收强度也越越强。强。南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院H-(CH=CH)n-H 的紫外吸收光谱图的

24、紫外吸收光谱图第一节第一节 基本原理基本原理南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院第一节第一节 基本原理基本原理 二苯乙烯的反式结构，苯环与双键处于同一平二苯乙烯的反式结构，苯环与双键处于同一平面上，形成共轭体系。但是，其顺式结构因位阻效面上，形成共轭体系。但是，其顺式结构因位阻效应，苯环不能与双键处于同一平面，难以形成共轭应，苯环不能与双键处于同一平面，难以形成共轭，故顺式结构的紫外吸收光谱，故顺式结构的紫外吸收光谱K K带明显蓝移，吸收强带明显蓝移，吸收强度亦减弱。度亦减弱。南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院2.跨环效应跨环效应第一节第一节 基本原理基本原理 指两个发色基团

25、虽不共轭，但由于空间位置的指两个发色基团虽不共轭，但由于空间位置的缘故，电子轨道之间的相互作用，缘故，电子轨道之间的相互作用，也可使吸收带红也可使吸收带红移，吸收强度增强的现象移，吸收强度增强的现象。 不同于共轭效应，形成跨环效应的两个生色团不同于共轭效应，形成跨环效应的两个生色团仍有各自的吸收峰仍有各自的吸收峰南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院溶剂效应溶剂效应：溶剂的极性的不同：溶剂的极性的不同引起某些化合物的吸收光谱的引起某些化合物的吸收光谱的红移或紫移。红移或紫移。例：极性溶剂中,振动精细结构消失第一节第一节 基本原理基本原理3. 溶剂的影响溶剂的影响极性溶剂作用极性溶剂作用:

26、 影响吸收的波影响吸收的波长、强度、精细结构长、强度、精细结构峰的形状改变：峰的形状改变：随溶剂极性增随溶剂极性增加，吸收光谱变平滑，精细结加，吸收光谱变平滑，精细结构消失；构消失；峰的位置改变：峰的位置改变：随溶剂极性增随溶剂极性增加，加， *红移红移, n *紫移紫移南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院4.体系体系pH的影响的影响 如果化合物在不同的如果化合物在不同的pH下存在的型体不同，则其吸收下存在的型体不同，则其吸收峰的位置会随着峰的位置会随着pH的改变而改变。的改变而改变。NH2NH3+ H+230 nm203 nm280 nm254 nmOHOH-H+O-210.5 nm

27、236 nm270 nm287 nm第一节第一节 基本原理基本原理南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院第二节第二节 紫外紫外- -可见分光光度计可见分光光度计一、基本部件一、基本部件光源光源吸收池吸收池单色器单色器检测器检测器信号处理显示器信号处理显示器南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院光栅型分光光度计结构框图光栅型分光光度计结构框图光源光源碘碘钨钨灯灯氘氘灯灯单色器单色器吸收池吸收池参比池参比池样品池样品池 光光电电倍倍增增管管数据处理和仪器控制数据处理和仪器控制平面衍射光栅平面衍射光栅第二节第二节 紫外紫外- -可见分光光度计可见分光光度计南京中医药大学翰林学院南京中医药

28、大学翰林学院第二节第二节 紫外紫外- -可见分光光度计可见分光光度计1、光源（辐射源）、光源（辐射源）提供辐射能，供待测分子吸收提供辐射能，供待测分子吸收卤钨灯：卤钨灯：在钨灯中加入卤化物提在钨灯中加入卤化物提高白炽灯的使用寿命和高白炽灯的使用寿命和发射强度。发射强度。钨灯钨灯:（钨的熔点为（钨的熔点为3680K）；）； 波长范围：波长范围：3202500 nm； 工作温度：工作温度：3000 K；1）可见光区光源）可见光区光源4UE 南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院第二节第二节 紫外紫外- -可见分光光度计可见分光光度计氘灯：氘灯：内充气为氘，辐射强度内充气为氘，辐射强度 比氢灯

29、大比氢灯大45倍。寿命长，倍。寿命长， 成本高。有效范围为成本高。有效范围为 200-350 nm。氢灯：氢灯：波长范围：波长范围：180375 nm； 氢气压力：氢气压力：0.25 mmHg。2）紫外光区光源）紫外光区光源采用石英光窗采用石英光窗南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院第二节第二节 紫外紫外- -可见分光光度计可见分光光度计2、单色器、单色器单色器的作用是由连续光谱中分离出单色光束的装置。单色器的作用是由连续光谱中分离出单色光束的装置。 单色器单色器是分光光度计的关键部件，其性能直接影是分光光度计的关键部件，其性能直接影响光谱通带的宽度，从而也影响到测定的灵敏度、选响光谱

30、通带的宽度，从而也影响到测定的灵敏度、选择性及校准曲线的线性关系等。择性及校准曲线的线性关系等。 南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院第二节第二节 紫外紫外- -可见分光光度计可见分光光度计典型的单色器典型的单色器 棱镜一般棱镜一般由由玻璃或石英玻璃或石英材料制成。紫材料制成。紫外外-可见分光光可见分光光度计使用度计使用石英石英棱镜。棱镜。南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院第二节第二节 紫外紫外- -可见分光光度计可见分光光度计用于盛放溶液并提供一定吸光厚度的器皿。用于盛放溶液并提供一定吸光厚度的器皿。样品室放置各种类型的吸收池（比色皿）和相应的池样品室放置各种类型的吸收池（

31、比色皿）和相应的池架附件。架附件。吸收池主要有吸收池主要有石英池石英池和和璃玻池璃玻池两种。两种。3 3、吸收池、吸收池 （测量池、液池、样品池、比色皿）测量池、液池、样品池、比色皿）在紫外区须采用石英池，可见区一般用玻璃池。在紫外区须采用石英池，可见区一般用玻璃池。南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院第二节第二节 紫外紫外- -可见分光光度计可见分光光度计吸收池的形状吸收池的形状波长范围波长范围使用注意事项：使用注意事项：容易破碎容易破碎可拆卸圆形测量池可拆卸圆形测量池两面透光两面透光圆形测量池圆形测量池两面透光两面透光1cm 长方形测量池长方形测量池两面透光两面透光气体测量池气体测

32、量池两面透光两面透光微量测量池微量测量池两面透光两面透光流动测量池流动测量池两面透光两面透光配对匹配使用配对匹配使用南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院第二节第二节 紫外紫外- -可见分光光度计可见分光光度计常用的有光电池、光电管、光电倍增管。常用的有光电池、光电管、光电倍增管。4、检测器、检测器检测光信号。检测光信号。常用光电检测器常用光电检测器南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院第二节第二节 紫外紫外- -可见分光光度计可见分光光度计C）光电转换器种类光电转换器种类及及应应用用波波段段 检测器种类检测器种类 检测器检测器 应用波段应用波段 早期检测器早期检测器 人眼人眼(V

33、is)，相板及照像胶片相板及照像胶片(UV-Vis) UV-Vis 硒光电池硒光电池（Photovoltaic cell, ,光伏管光伏管） 350-(500)max-750nm 真空光电管真空光电管（Vacuum phototube） 据光敏材料而定据光敏材料而定 光电倍增管光电倍增管（Photomultiplier tube） ibid 光电转换器光电转换器(photo transducer) 硅二极管硅二极管（Silicon diode） 190-1100nm 光二极管阵列光二极管阵列（Photodiode array, PDA） 多通道转换器多通道转换器(Multichannel tr

34、ansducer) 电荷转移器件电荷转移器件Charge-transfer device, CTD： 电荷注入器件电荷注入器件( (Charge-injection device, CID) ) 电荷耦合器件电荷耦合器件(Charge-coupled device, CCD) 电导检测器电导检测器 电导检测器电导检测器（Photoconductivity）； UVUV- -V Vis 热电偶热电偶（Thermocouple） 辐射热计辐射热计（Bolometer） 热热检测器检测器(Thermal transducer) 热释电热释电（Pyroelectric transducer） IRIR

35、 南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院第二节第二节 紫外紫外- -可见分光光度计可见分光光度计硒光电池硒光电池+-SeFe(Cu)h玻璃Ag(Au)透明膜-收集极塑料-(当外电阻0.01(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。（一）化学因素（一）化学因素L-B定律假定所有的吸光质点之间不发生相互作用；定律假定所有的吸光质点之间不发生相互作用；第三节第三节 测量条件的选择测量条件的选择南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院

36、（二）光学因素（二）光学因素1非单色光的影响：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：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：杂散光的影响： 仪器本身缺陷；光学元件污染造成。仪器本身缺陷；光学元件污染造成。4反射和散色光的影响：反射和散色光的影响： 散射和反射使散射和反射使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正消除。3非平行光的影响：非平行光的影响： 使光程使光程，A，吸收光谱变形。吸收光谱变形。第三节第三节 测量条件的选择测量条件的选择南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院二二. .显色反应及显色条件的选择显色

37、反应及显色条件的选择第三节第三节 测量条件的选择测量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将试样组分转变成有较强吸收的有色化合物的反应。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。 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）1.基本要求基本要求(1) 灵敏度要高，摩尔吸光系数灵敏度要高，摩尔吸光系数大；大；(2) 定量反应，选择性要好，干扰少；定量反应，选择性要好，干扰少；(3) 显色产物化学性质稳定；显色产物化学性质稳定；(4) 显色产物与显色剂有明显的颜色差别；显色产物与

38、显色剂有明显的颜色差别；(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。南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院(1)氧化还原反应氧化还原反应2.2.显色反应的类型显色反应的类型 一些离子可以通过氧化还原反应一些离子可以通过氧化还原反应, ,使其成为有色离使其成为有色离子子. .如如CrCr、MnMn可氧化成可氧化成CrOCrO4 42-2-、CrCr2 2O O7 72-2-、MnOMnO4 4- -等有色离等有色离子而加以鉴定子而加以鉴定. .钼酸胺可与磷酸、砷酸、硅酸等生成杂钼酸胺可与磷酸、砷酸、硅酸等生成杂多酸多酸, ,在一定条件下在一定条件下, ,杂多酸中的钼可还原成

39、钼蓝杂多酸中的钼可还原成钼蓝, ,从而从而可以进行可以进行P P、AsAs、SiSi等微量元素的比色测定等微量元素的比色测定. .利用形成利用形成钼蓝反应还可以测定一些还原性物质，例如糖类等。钼蓝反应还可以测定一些还原性物质，例如糖类等。 利用氧化还原反应可以测定很多能变色的有机物利用氧化还原反应可以测定很多能变色的有机物, ,例如利用例如利用2,3,5-2,3,5-三苯四氯唑和蓝四氮唑三苯四氯唑和蓝四氮唑, ,可以测定醛、可以测定醛、酮糖等还原性物质。酮糖等还原性物质。第三节第三节 测量条件的选择测量条件的选择南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院(2)缩合缩合反应反应 一些一些缩合反

40、应的产物为有色化合物，如醛酮类缩合反应的产物为有色化合物，如醛酮类化合物与伯胺缩合而成的席夫碱含有化合物与伯胺缩合而成的席夫碱含有C=N-C=N-吸收。结吸收。结构，可产生紫外构，可产生紫外- -可见可见第三节第三节 测量条件的选择测量条件的选择南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院 这是最常用的方法这是最常用的方法. .许多配位离子和配合物有许多配位离子和配合物有较深的颜色较深的颜色, ,可以用于鉴定某些金属离子、阴离子可以用于鉴定某些金属离子、阴离子或有机化合物或有机化合物. .配位剂可以是无机配位剂配位剂可以是无机配位剂, ,如如:H:H2 2O O2 2能使能使TiTi4+4+显

41、色显色, ,但目前更多的是使用有机配位剂，但目前更多的是使用有机配位剂，如用磺基水磺酸测定如用磺基水磺酸测定FeFe2+2+。 这类有机试剂一般含有生色团和助色团，生这类有机试剂一般含有生色团和助色团，生色团是含有共轭双键的基团，如色团是含有共轭双键的基团，如-N=N-(-N=N-(偶氮基偶氮基) )，-N=O(-N=O(亚硝基）等亚硝基）等, ,助色团是含有共用电子对的基助色团是含有共用电子对的基团。团。常用有机显色剂见课本常用有机显色剂见课本 P P4747表表3-4.3-4.(3)配位配位反应反应第三节第三节 测量条件的选择测量条件的选择南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院(4)

42、多元配合物显色多元配合物显色反应反应 一种金属离子与两种或两种以上配位体形成多元配合物的显色反应，其中一种金属离子与两种配位体所组成的配合物，成为三元配合物。 三元配合物用于金属离子的测定,具有灵敏度高、选择性好、生成的配合物稳定性高等优点。第三节第三节 测量条件的选择测量条件的选择南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院 吸光光度法是测定显色反应达到平衡后溶液的吸光度，为了得到准确的结果，必须从研究平衡着手了解影响显色反应的因素，控制适当的条件，使反应完全和稳定。3.3.显色显色反应反应条件的选择条件的选择第三节第三节 测量条件的选择测量条件的选择南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林

43、学院 显色的主要条件有以下几点：显色的主要条件有以下几点： （1）显色剂用量）显色剂用量 显色反应一般可以用下式表示：显色反应一般可以用下式表示：M + R M + R MRMR 为了减少反应的可逆性，根据同离子效应，加入为了减少反应的可逆性，根据同离子效应，加入过量的显色剂是必要的，但过量太多，有时会有过量的显色剂是必要的，但过量太多，有时会有副反应产生副反应产生，反而不利。反而不利。第三节第三节 测量条件的选择测量条件的选择南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院下图下图是吸光度与显色剂用量关系的几种情况。是吸光度与显色剂用量关系的几种情况。图211吸光度与显色剂用量的关系 从三个图中

44、可以得到：从三个图中可以得到： 可以选用的用量较宽可以选用的用量较宽 cc1 可以选用的用量较窄可以选用的用量较窄 c1c6.3pH6.3呈红紫色，呈红紫色，pH6.3pH6.3呈黄色，呈黄色，与金属配合物则呈红色，故只适合于与金属配合物则呈红色，故只适合于pH6.3pH 12 pH 12 配合物被破坏，生成配合物被破坏，生成 FeFe（OHOH）3 3 沉淀沉淀第三节第三节 测量条件的选择测量条件的选择南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院（3）显色时间、温度等因素的影响）显色时间、温度等因素的影响 由于反应速率不同，完成反应所需的时间常有由于反应速率不同，完成反应所需的时间常有很大差

45、别同时，有色化合物在放置过程中也会发生很大差别同时，有色化合物在放置过程中也会发生变化。变化。 有的迅速反应且能稳定较长时间（如有的迅速反应且能稳定较长时间（如FeFe3+3+与磺与磺基水杨酸反应）。有的放置一段时间反应才达平衡，基水杨酸反应）。有的放置一段时间反应才达平衡，溶液颜色才达稳定程度（如硅钼蓝的生成）。溶液颜色才达稳定程度（如硅钼蓝的生成）。 有的放置一段时间后由于各种原因，如空气氧有的放置一段时间后由于各种原因，如空气氧化、试剂分解或挥发、光照射等而褪色（如硅钼蓝化、试剂分解或挥发、光照射等而褪色（如硅钼蓝只稳定只稳定0.50.51h1h）。）。 第三节第三节 测量条件的选择测量

46、条件的选择南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院（4 4）溶剂溶剂 溶剂的性质可直接影响待测组分的颜色、溶解度及稳定性等。同一物质溶解于不同溶剂，可能呈现不同的颜色。第三节第三节 测量条件的选择测量条件的选择南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院1.测量波长的选择测量波长的选择三三. .测量测量条件的选择条件的选择无干扰时，遵循“最大吸收原则”最大吸收波长处有干扰时，按照“吸收最大、干扰最小”原则有显色反应时，选择显色产物的最大吸收波长作为测量波长2.溶剂的选择溶剂的选择溶剂的截止波长小于待测组分的测量波长。溶剂的截止波长小于待测组分的测量波长。P50表表3-5第三节第三节 测量条

47、件的选择测量条件的选择南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院3.狭缝宽度的选择狭缝宽度的选择 狭缝宽度影响测定的灵敏度和标准曲线的线狭缝宽度影响测定的灵敏度和标准曲线的线性范围。狭缝调节的原则性范围。狭缝调节的原则: 仪器的狭缝谱带宽度应小于待测组分吸收带仪器的狭缝谱带宽度应小于待测组分吸收带半高宽的半高宽的1/10，以，以减小狭缝宽度时，待测组分的减小狭缝宽度时，待测组分的吸光度不再增大为准吸光度不再增大为准。4.吸光度范围的选择吸光度范围的选择现行版中国药典规定，现行版中国药典规定，A一般以在一般以在0.3-0.7为宜。为宜。第三节第三节 测量条件的选择测量条件的选择南京中医药大学翰

48、林学院南京中医药大学翰林学院5.参比溶液的选择参比溶液的选择 用于调节用于调节100%T，若选择不适当，对测量读若选择不适当，对测量读数的影响较大。主要是消除溶液中其他组分对光数的影响较大。主要是消除溶液中其他组分对光的吸收等带来的影响。的吸收等带来的影响。1）溶剂空白）溶剂空白 当试液、试剂、显色剂均无色时，当试液、试剂、显色剂均无色时，用溶剂用溶剂(通常是蒸馏水通常是蒸馏水)作参比液；作参比液； 2）试样空白）试样空白 如果试样中的其他组分也有吸收，如果试样中的其他组分也有吸收， 但不与显色剂反应，则当显色剂无吸收时，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。可用试样溶

49、液作参比溶液。第三节第三节 测量条件的选择测量条件的选择南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院 3）试剂空白）试剂空白 如果显色剂或其他试剂略有吸收，如果显色剂或其他试剂略有吸收，可用不含待测组分的试剂溶液作参比可用不含待测组分的试剂溶液作参比溶液。溶液。 5）平等操作空白）平等操作空白 用不含待测组分的溶液，在相用不含待测组分的溶液，在相同条件下与待测试样同时进行处理，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。此为平行操作参比溶液。 4）不显色空白）不显色空白 加入适当的方法，使待测组分不加入适当的方法，使待测组分不发生显色反应所制得的空白溶液。发生显色反应所制得的空白溶液

50、。第三节第三节 测量条件的选择测量条件的选择南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院6.干扰及其消除干扰及其消除第三节第三节 测量条件的选择测量条件的选择南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院第四节第四节 分析方法与应用分析方法与应用紫外紫外-可见分光光度法主要用于可见分光光度法主要用于有机物分析有机物分析。定性分析：定性分析：比较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鉴定及杂质检查定及杂质检查；定量分析：定量分析：利用利用光吸收定律光吸收定律进行分析进行分析 一、定性分析一、定性分析1、定性分析的依据、定性分析的依据吸收光谱的形状吸收光谱的形状 吸收峰的数目

51、吸收峰的数目 max max定性分析方法缺陷：定性分析方法缺陷： 只能定性分析化合物所具有的生色团与助色团；只能定性分析化合物所具有的生色团与助色团； 光谱信息在紫外光谱信息在紫外- -可见光谱范围重叠现象严重。可见光谱范围重叠现象严重。南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院2.2.定性鉴别的方法：定性鉴别的方法： 一）对比法：一）对比法： 比较比较样品化合物的吸收光谱特征样品化合物的吸收光谱特征与与标准化标准化合物的吸收光谱特征合物的吸收光谱特征；或与文献所载的化合；或与文献所载的化合物的物的标准谱图标准谱图进行核对。进行核对。同一物质有相同吸收光谱图，反之不一定是同一物质。同一物质有

52、相同吸收光谱图，反之不一定是同一物质。（1）对比吸收光谱特征数据。）对比吸收光谱特征数据。max、 min、 sh不同基团化合物可能有相同的不同基团化合物可能有相同的max值，但值，但max有明显差别；有明显差别；有相同吸光基团同系物，其有相同吸光基团同系物，其max、 max值值接近接近 ，但分子量不同，但分子量不同，E1%1cm差别大。差别大。第四节第四节 分析方法与应用分析方法与应用南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院（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。 将试样与已知

53、标准样品用同一溶剂配制成相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。对其一致性。A1/A2=E1/E2（3）对比吸收光谱的一致性）对比吸收光谱的一致性第四节第四节 分析方法与应用分析方法与应用南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院 二）二）计算计算法法用经验规则计算用经验规则计算max与测定的与测定的max比较比较1. 伍德沃德伍德沃德 -菲泽规则菲泽规则 计算共轭二烯、多烯烃、共轭烯酮类化合物计算共轭二烯、多烯烃、共轭烯酮类化合物的的* 最大吸收波长的经验规则。最大吸收波长的经验规则。2

54、. 斯科特规则斯科特规则 计算芳香族羰基衍生物的计算芳香族羰基衍生物的* 最大吸收波最大吸收波长的经验规则。长的经验规则。第四节第四节 分析方法与应用分析方法与应用南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院二、二、 定量分析定量分析 分光光度法被广泛的应用在各个领域，环境、分光光度法被广泛的应用在各个领域，环境、医药、石油等测定无机、有机微量成份。由于操医药、石油等测定无机、有机微量成份。由于操作简单，仪器廉价，一般说是常用的首选方法。作简单，仪器廉价，一般说是常用的首选方法。原理原理:根据根据L-B定律，选择合适定律，选择合适测测A，求出浓度。求出浓度。第四节第四节 分析方法与应用分析方法

55、与应用依据：依据：朗伯朗伯- -比耳定律比耳定律吸光度：吸光度： A A= = l c l c透光度透光度：- -lglgT = T = l c l c南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院（一）单组分的定量分析（一）单组分的定量分析1、吸光系数法：、吸光系数法：根据朗根据朗-比定律，从已知的吸光系数比定律，从已知的吸光系数K和液层厚度和液层厚度l，根据测得的吸光度值，求出溶液浓度和含量。根据测得的吸光度值，求出溶液浓度和含量。例例 维生素维生素B B1212水标准溶液在水标准溶液在 =361nm=361nm处的百分吸处的百分吸光系数光系数 =207=207。盛于。盛于1cm1cm的吸收

56、池，测得的吸收池，测得361nm361nm波波长处的吸光度长处的吸光度0.6210.621，试求样品的浓度。，试求样品的浓度。max%1cm1E A = E l c c = A/(E l) = 0.621/(2071) = 0.00300 g/100mL1%1cm1%1cm第四节第四节 分析方法与应用分析方法与应用南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院3 3、标准对照法、标准对照法 以该物质吸收光谱图中以该物质吸收光谱图中 max为入射光，配制一个为入射光，配制一个与被测溶液浓度相近的标准溶液与被测溶液浓度相近的标准溶液cS，测其测其AS，再将样品再将样品溶液推入光路，测其溶液推入光路，

57、测其AX，则试样溶液的浓度则试样溶液的浓度cX为：为：ssxxcAAc稀释倍数原样xcc此法适于非经常性的分析工作，准确度不如标准曲线法。此法适于非经常性的分析工作，准确度不如标准曲线法。 配制一系列不同浓度的标准溶液，在同一条件下分别测配制一系列不同浓度的标准溶液，在同一条件下分别测定吸光度，然后以吸光度定吸光度，然后以吸光度A为纵坐标，浓度为纵坐标，浓度C为横坐标绘制为横坐标绘制A-C关系曲线。关系曲线。符合朗符合朗-伯定律，则得到一条通过原点的直线。伯定律，则得到一条通过原点的直线。根据测得样品吸光度根据测得样品吸光度，从标准曲线中求得样品溶液浓度，从标准曲线中求得样品溶液浓度，最后计算

58、含量。最后计算含量。2 2、标准曲线（工作曲线）法：、标准曲线（工作曲线）法：南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院（二）多组分的定量分析法（二）多组分的定量分析法 在含有多种组分的溶液中，如果要测定多个组分，可在含有多种组分的溶液中，如果要测定多个组分，可以根据情况的不同，采用不同的方法来进行测定。以根据情况的不同，采用不同的方法来进行测定。测量依据测量依据吸光度的加和性：吸光度的加和性：nAAAA+.+=21(1)不重叠不重叠(2)部分重叠部分重叠(3)相互重叠相互重叠第四节第四节 分析方法与应用分析方法与应用南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院(1)图计算法图计算法-两组分

59、吸收光谱不重叠（互不干扰）两组分吸收光谱不重叠（互不干扰） a 图中，图中，a,b 组份最大吸收波长组份最大吸收波长max不重叠，相互不干不重叠，相互不干扰，可以按两个单一组份处理。扰，可以按两个单一组份处理。a、b两组分的吸收光谱部分重叠，此时两组分的吸收光谱部分重叠，此时1处按单组处按单组分测定分测定a组分浓度，组分浓度，b组分此处无干扰。组分此处无干扰。在在2处测得混合溶液的总吸光度处测得混合溶液的总吸光度A2a+b,根据加和性根据加和性计算计算cb，假设液层厚度为假设液层厚度为1cm,则：则：A2a+b=A2a+A2b=E2a ca+ E2b cbbaababEcEAc222(2) 图计算法图计算法-两组分吸收光谱部分重叠两组分吸收光谱部分重叠第四节第四节 分析方法与应用分析方法与应用南京中医药大学翰林学院南京中医药大学翰林学院(3) 图计算法图计算法-两组分吸收光谱完全重叠两组分吸收光谱完全重叠-混合样品测定混合样品测定 图中，图中，a,b 吸收光谱双向重迭，互相干扰，在最大吸收光谱双向重迭，互相干扰，在最大波长处互相吸收。处理方法如下：波长处互相吸收。处理方法如下：1. 解线性方程组法解线性方程组法过程：过程：babababaAEEAEE2222