第3章 紫外-可见吸收光谱法

1、第第3 3章章 紫外紫外- -可见吸收光谱法可见吸收光谱法Ultraviolet-visible Absorption Spectrometry了解了解UVUV吸收光谱产生吸收光谱产生的的机理机理理解化合物电子能级跃迁的类型和特点理解化合物电子能级跃迁的类型和特点掌握光吸收定律的应用及测量条件的选择掌握光吸收定律的应用及测量条件的选择了解了解UVUV分光光度计的基本结构和工作原理分光光度计的基本结构和工作原理掌握掌握UVUV分光光度法在定量分析中的应用分光光度法在定量分析中的应用知识目标知识目标能解释物质产生不同颜色的原因；能解释物质产生不同颜色的原因；能操作能操作使用使用UVUV分光光度计；

2、分光光度计；能应用能应用UVUV吸收光谱法吸收光谱法进行物质的定量分析。进行物质的定量分析。能力目标能力目标T紫外紫外- -可见吸收光谱法可见吸收光谱法（紫外紫外- -可见分光光度法可见分光光度法）：基于物质基于物质对对200-800nm200-800nm光谱区辐射的吸收特性建立起来的方法光谱区辐射的吸收特性建立起来的方法。T特点：特点：T灵敏度高。灵敏度高。可以测定可以测定1010-7-7- -1010-4-4gmLgmL-1-1的微量组分。的微量组分。T准确度较高。准确度较高。其相对误差一般在其相对误差一般在1%-5%1%-5%之内。之内。T仪器价格较低，操作简便、快速。仪器价格较低，操作

3、简便、快速。T应用范围广。应用范围广。 第第3 3章章 紫外紫外- -可见吸收光谱法可见吸收光谱法吸收光谱产生的原因吸收光谱产生的原因光光是是一种电磁波一种电磁波光光具有具有波粒二象性波粒二象性当光子的能量与分子的当光子的能量与分子的 E E匹配时，会吸收光子匹配时，会吸收光子 E = hu u = hc/l l 第第3 3章章 紫外紫外- -可见吸收光谱法可见吸收光谱法c = 2.998108 ms-1h = 6.62610-34 Js第第3 3章章 紫外紫外- -可见吸收光谱法可见吸收光谱法电子能级跃迁电子能级跃迁分子光谱、带状光谱分子光谱、带状光谱T物质颜色和其吸收光关系物质颜色和其吸收

4、光关系T单色光：单色光：具有同一波长（或频率）的光。具有同一波长（或频率）的光。T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。T互补色光：互补色光：两种颜色的光按一定强度比例混合得到白光，这两种颜色的光按一定强度比例混合得到白光，这两种颜色的光称为互补色光。两种颜色的光称为互补色光。第第3 3章章 紫外紫外- -可见吸收光谱法可见吸收光谱法互互 补补 色色光光 示示 意意 图图 蓝蓝450-480450-480 紫紫400-450400-450 红红650-780650-780绿蓝绿蓝480-490480-490蓝绿蓝绿490-500490-500

5、黄绿黄绿560-580560-580 黄黄580-610580-610 橙橙610-650610-650白光白光第第3 3章章 紫外紫外- -可见吸收光谱法可见吸收光谱法溶液颜色与吸收光颜色和波段的关系溶液颜色与吸收光颜色和波段的关系第第3 3章章 紫外紫外- -可见吸收光谱法可见吸收光谱法物质颜色的产生物质颜色的产生固体物质的颜色：固体物质的颜色：黑色：黑色：对各种波长的光完全吸收。对各种波长的光完全吸收。白色：白色：完全反射，没有吸收。完全反射，没有吸收。物质呈现的颜色与其反射或透过光的颜色有关。物质呈现的颜色与其反射或透过光的颜色有关。溶液的颜色：溶液的颜色：无色透明：无色透明：各种颜色

6、的光透过程度完全相同。各种颜色的光透过程度完全相同。物质呈现的颜色是它吸收光的互补色光。物质呈现的颜色是它吸收光的互补色光。第第3 3章章 紫外紫外- -可见吸收光谱法可见吸收光谱法物质对光选择性吸收物质对光选择性吸收紫外吸收光谱：紫外吸收光谱：200 200 400 nm400 nm可见吸收光谱：可见吸收光谱：400 400 800 nm800 nm两者都属电子光谱。两者都属电子光谱。吸收光谱吸收光谱吸收曲线吸收曲线AA曲线曲线 3.1 3.1 紫外紫外- -可见吸收光谱可见吸收光谱I0 = Ir + It + IaI0 = It + IaI0IrItIa T = It / I0 , T:

7、透射比或透光度透射比或透光度 A=lg (I0 / It )lg(1/T), A:吸光度吸光度朗伯定律（朗伯定律（17601760年）：年）：光吸收与溶液层厚度成正比光吸收与溶液层厚度成正比比尔定律（比尔定律（18521852年）：年）：光吸收与溶液浓度成正比光吸收与溶液浓度成正比光谱定量依据光谱定量依据：LamberLamber-Beer(-Beer(朗伯朗伯- -比耳比耳) )定律定律 3.1 3.1 紫外紫外- -可见吸收光谱可见吸收光谱朗伯朗伯比耳定律比耳定律一束平行单色光垂直照射到溶液上：一束平行单色光垂直照射到溶液上： T-T-透过率透过率b-b-液层厚度（光程长度液层厚度（光程长

8、度/cm/cm）I It t-透射光强透射光强A = lg(I0/It) = -lgT = KbcA-A-吸光度吸光度K K比例常数比例常数c-c-被测物浓度被测物浓度I I0 0-入射光强入射光强3.1 3.1 紫外紫外- -可见吸收光谱可见吸收光谱 平行单色光平行单色光 均相介质均相介质 无发射、散射或光化学反应无发射、散射或光化学反应比例常数比例常数KA = e e bc e e：摩尔吸光系数摩尔吸光系数A = K Kbcc: molL-1e e 表示物质的浓度为表示物质的浓度为1molL1molL-1-1，液层厚度为液层厚度为1cm1cm时溶液的吸时溶液的吸光度。单位：光度。单位： (

9、Lmol(Lmol-1-1 cm cm-1-1) ) c: gL-1A = abc a: : （质量）（质量）吸光系数吸光系数3.1 3.1 紫外紫外- -可见吸收光谱可见吸收光谱A1 = e e1bc1A2 = e e2bc2A = e e1bc1+ e e2bc2 8吸光度的加和性吸光度的加和性8在某一波长，溶液中含有在某一波长，溶液中含有对该波长的光产生吸收的多对该波长的光产生吸收的多种物质，溶液的总吸光度等种物质，溶液的总吸光度等于溶液中各个吸光物质的吸于溶液中各个吸光物质的吸光度之和光度之和。3.1 3.1 紫外紫外- -可见吸收光谱可见吸收光谱紫外光波长紫外光波长：1010400n

10、m400nm远紫外光远紫外光波长：波长：1010200nm200nm近紫外光近紫外光波长：波长：200200400nm400nm3 3.1.1 .1.1 有机化合物的紫外有机化合物的紫外- -可见吸收光谱可见吸收光谱 有机化合物分子中外层价电有机化合物分子中外层价电子跃迁子跃迁： 电子、电子、 电子、电子、n n电子电子外层电子吸收紫外或可见辐外层电子吸收紫外或可见辐射后，从基态向激发态射后，从基态向激发态（反键反键轨道轨道）跃迁。跃迁。跃迁所需能量跃迁所需能量 大小顺序大小顺序：n n n n 10104 4。 3 3.1.2 .1.2 无机化合物的紫外无机化合物的紫外- -可见吸收光谱可见

11、吸收光谱生色团：生色团：分子中能吸收紫外或可见光的基团，实际上分子中能吸收紫外或可见光的基团，实际上它它是一些是一些具有不饱和键和含有孤对电子的基团。具有不饱和键和含有孤对电子的基团。 3 3.1.3 .1.3 常用术语常用术语特点：特点：同一个化合物的数个生色团，若不共轭，则吸收光谱包含这同一个化合物的数个生色团，若不共轭，则吸收光谱包含这些生色团原有的吸收带，且位置及强度相互影响不大。些生色团原有的吸收带，且位置及强度相互影响不大。若彼此共轭体系，原来各自生色团的吸收带消失，同时出现若彼此共轭体系，原来各自生色团的吸收带消失，同时出现新的吸收带，位置在较长的波长处，且吸收强度显著增加，这新

12、的吸收带，位置在较长的波长处，且吸收强度显著增加，这一现象称为生色团的一现象称为生色团的共轭效应共轭效应。 3 3.1.3 .1.3 常用术语常用术语助色团：助色团：本身不产生吸收峰，但与生色团相连时，能使生色本身不产生吸收峰，但与生色团相连时，能使生色团的吸收峰向长波方向移动，且使其吸收强度增强的基团。例团的吸收峰向长波方向移动，且使其吸收强度增强的基团。例如如 OHOH、 OROR、 NH2NH2、 SHSH、 ClCl、 BrBr、 I I等。等。红移和蓝移：红移和蓝移：因取代基的变更或溶剂的改变，使吸收带的最因取代基的变更或溶剂的改变，使吸收带的最大吸收波长大吸收波长l lmaxmax

13、向长波方向移动称为红移，向短波方向移动称向长波方向移动称为红移，向短波方向移动称为蓝移。为蓝移。增色效应和减色效应：增色效应和减色效应：最大吸收带的摩尔吸光系数最大吸收带的摩尔吸光系数e emaxmax增加时增加时称为增色效应；反之称为减色效应。称为增色效应；反之称为减色效应。强带和弱带：强带和弱带：e emaxmax 10104 4的吸收带称为强带；的吸收带称为强带；e emaxmax 10103 3的吸收的吸收带称为弱带。带称为弱带。3 3.1.3 .1.3 常用术语常用术语R R带：带：由含杂原子的生色团的由含杂原子的生色团的n n* *跃迁所产生的吸收带。跃迁所产生的吸收带。特点特点是

14、是强度较弱，一般强度较弱，一般ee100100，吸收峰通常位于，吸收峰通常位于200 400 nm200 400 nm之间。之间。K K带：带：由共轭体系的由共轭体系的* *跃迁所产生的吸收带。其特点是吸收强跃迁所产生的吸收带。其特点是吸收强度大，一般度大，一般ee10104 4，吸收峰位置一般处于，吸收峰位置一般处于217 280 nm217 280 nm范围内。范围内。B B带：带：由芳香族由芳香族化合物化合物的的* *跃迁而产生的精细结构吸收带。跃迁而产生的精细结构吸收带。 B B带是芳香族化合物的特征吸收，但在极性溶剂中时精细结构消失或带是芳香族化合物的特征吸收，但在极性溶剂中时精细结

15、构消失或变得不明显。变得不明显。E E带：带：由芳香族化合物的由芳香族化合物的* *跃迁所产生的吸收带，也是芳香族跃迁所产生的吸收带，也是芳香族化合物的特征吸收，可分为化合物的特征吸收，可分为E1E1和和E2E2带。带。3 3.1.3 .1.3 常用术语常用术语8共轭效应：共轭效应：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，从而跃迁所需能量也就相应减小，因此共轭效应使吸能量差减小，从而跃迁所需能量也就相应减小，因此共轭效应使吸收波长产生红移。收波长产生红移。8共轭不饱和键越多，红移越明显，同时吸收强度也随之加强。共轭不饱和键越多，红移

16、越明显，同时吸收强度也随之加强。3 3.1.4 .1.4 影响紫外影响紫外- -可见吸收光谱的因素可见吸收光谱的因素溶剂效应：溶剂效应：溶剂极性对光谱精细溶剂极性对光谱精细结构的影响结构的影响溶剂化限制了溶质分子的自由转溶剂化限制了溶质分子的自由转动，使转动光谱表现不出来。动，使转动光谱表现不出来。溶剂的极性越大，溶剂与溶质分溶剂的极性越大，溶剂与溶质分子间产生的相互作用就越强，溶质子间产生的相互作用就越强，溶质分子的振动也越受到限制，因而由分子的振动也越受到限制，因而由振动而引起的精细结构也损失越多振动而引起的精细结构也损失越多。 3 3.1.4 .1.4 影响紫外影响紫外- -可见吸收光谱

17、的因素可见吸收光谱的因素T溶剂极性对溶剂极性对* *和和n n* *跃跃迁谱带的影响迁谱带的影响：T溶剂极性增大，由溶剂极性增大，由* *跃跃迁产生的吸收带发生红移，迁产生的吸收带发生红移， n n* *跃迁产生的吸收带发生跃迁产生的吸收带发生蓝移蓝移3 3.1.4 .1.4 影响紫外影响紫外- -可见吸收光谱的因素可见吸收光谱的因素溶剂的选择：溶剂的选择：尽量选用非极性溶剂或低极性溶剂；尽量选用非极性溶剂或低极性溶剂；很好地溶解被测物，溶液具有良好的化学和光化学稳定性；很好地溶解被测物，溶液具有良好的化学和光化学稳定性；溶剂在样品的吸收光谱区无明显吸收。溶剂在样品的吸收光谱区无明显吸收。pH

18、pH值的影响：值的影响：如果化合物在不同的如果化合物在不同的pHpH值下存在的型体不同，则其吸收峰的值下存在的型体不同，则其吸收峰的位置会随位置会随pHpH值的改变而改变。值的改变而改变。 3 3.1.4 .1.4 影响紫外影响紫外- -可见吸收光谱的因素可见吸收光谱的因素3.2.13.2.1仪器的基本构造仪器的基本构造由光源、单色器、吸收池、检测器和信号指示系统五个部由光源、单色器、吸收池、检测器和信号指示系统五个部分构成。分构成。3 3.2 .2 紫外紫外- -可见分光光度计可见分光光度计光源光源碘碘钨钨灯灯氘氘灯灯单色器单色器测量池测量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

19、处理和仪器控制数据处理和仪器控制3 3.2 .2 紫外紫外- -可见分光光度计可见分光光度计X 1 1、光源光源X 主要作用：主要作用：提供激发能，使待测分子产生光吸收。提供激发能，使待测分子产生光吸收。X 基本要求：基本要求：提供足够辐射强度的连续光谱、良好的稳定性、提供足够辐射强度的连续光谱、良好的稳定性、较长的使用寿命，辐射光强度随波长的变化应尽可能小。较长的使用寿命，辐射光强度随波长的变化应尽可能小。X 常用光源：常用光源：X 可见区可见区：钨丝灯或碘钨灯，波长范围：钨丝灯或碘钨灯，波长范围320 3200nm320 3200nm。X 紫外区：紫外区：氢灯或氘灯，波长范围氢灯或氘灯，波

20、长范围200375nm200375nm。3 3.2 .2 紫外紫外- -可见分光光度计可见分光光度计3 3.2 .2 紫外紫外- -可见分光光度计可见分光光度计3 3.2 .2 紫外紫外- -可见分光光度计可见分光光度计紫外光源紫外光源-氘灯氘灯(185-375 nm)(185-375 nm)可见光源可见光源-钨灯钨灯(320-1000nm)(320-1000nm)3 3.2 .2 紫外紫外- -可见分光光度计可见分光光度计X 2 2、单色器单色器X 主要作用：主要作用：从复合光中分出波长可调的单色光。从复合光中分出波长可调的单色光。X 单色器组成：单色器组成：由入射狭缝、准光器（透镜或凹面反

21、射镜使入射由入射狭缝、准光器（透镜或凹面反射镜使入射光成平行光）、色散元件、聚焦元件和出射狭缝等组成。光成平行光）、色散元件、聚焦元件和出射狭缝等组成。X 单色器的核心部分是色散元件（如玻璃棱镜和光栅），起分光单色器的核心部分是色散元件（如玻璃棱镜和光栅），起分光的作用。的作用。X 光谱带宽：光谱带宽：经过出射狭缝的单色光的光谱宽度（经过出射狭缝的单色光的光谱宽度（26nm26nm）。）。3 3.2 .2 紫外紫外- -可见分光光度计可见分光光度计3 3.2 .2 紫外紫外- -可见分光光度计可见分光光度计83 3、吸收池（比色皿）吸收池（比色皿）8主要作用：主要作用：用于盛放液态样品，允许入

22、射光速通过。用于盛放液态样品，允许入射光速通过。8吸收池分类：吸收池分类：石英（可见、紫外光区）、玻璃（可见光区）。石英（可见、紫外光区）、玻璃（可见光区）。8吸收池规格：吸收池规格：几毫米到几厘米。几毫米到几厘米。8要求：要求：吸收池的光学面必须完全垂直于光束方向吸收池的光学面必须完全垂直于光束方向。8吸收池应做配套性试验。吸收池应做配套性试验。3 3.2 .2 紫外紫外- -可见分光光度计可见分光光度计8吸收池主要规格吸收池主要规格：80.5cm0.5cm、1.0cm1.0cm、2.0cm2.0cm、3.0cm3.0cm、5.0cm5.0cm。8注意事项：注意事项：手执两侧的手执两侧的毛面

23、，盛放液体高度四分毛面，盛放液体高度四分之三。之三。3 3.2 .2 紫外紫外- -可见分光光度计可见分光光度计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 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3 3.2 .2 紫外紫外- -可见分光光度计可见分光光度计3 3.2 .2 紫外紫外- -可见分光光度计可见分光光度计4 4、检测器检测器作用：作用：检测单色光通过溶液后透射光的强度，并将光信号转变检测单色光通过溶液后透射光的强度，并将光

24、信号转变为电信号。为电信号。要求：要求：较高的灵敏度；响应快；线性关系好、线性范围宽；较高的灵敏度；响应快；线性关系好、线性范围宽； 对不同波长辐射响应性能相同、可靠；良好的稳定性和低水平对不同波长辐射响应性能相同、可靠；良好的稳定性和低水平噪音。噪音。常用的光电转换元件：光电池、光电管和光电倍增管等。常用的光电转换元件：光电池、光电管和光电倍增管等。 3 3.2 .2 紫外紫外- -可见分光光度计可见分光光度计 光电池光电池 光电管光电管 光电倍增管光电倍增管 3 3.2 .2 紫外紫外- -可见分光光度计可见分光光度计3 3.2 .2 紫外紫外- -可见分光光度计可见分光光度计各部件作用及

25、材料各部件作用及材料3 3.2 .2 紫外紫外- -可见分光光度计可见分光光度计3.2.2 3.2.2 仪器类型仪器类型单光束分光光度计、双光束分光光度计、双波长分光光度单光束分光光度计、双光束分光光度计、双波长分光光度计和多通道分光光度计。计和多通道分光光度计。3 3.2 .2 紫外紫外- -可见分光光度计可见分光光度计3 3.2 .2 紫外紫外- -可见分光光度计可见分光光度计单光束单光束双光束双光束双波长双波长3 3.2 .2 紫外紫外- -可见分光光度计可见分光光度计多通道多通道3 3.3.1. .3.1. 定性分析定性分析 定定性分析的依据：性分析的依据：吸收光谱的形状吸收光谱的形状

26、、吸收峰的数目、吸收峰的数目、maxmax( ( ) )、maxmax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。3.3 3.3 紫外紫外- -可见吸收光谱法的应用可见吸收光谱法的应用对无机元素的定性分析应用较少。对无机元素的定性分析应用较少。有机化合物定性鉴定和结构分析：有机化合物定性鉴定和结构分析：光谱简单，特征性不强，大光谱简单，特征性不强，大多数简单官能团在近紫外光区只有微弱吸收或者无吸收，应用有多数简单官能团在近紫外光区只有

27、微弱吸收或者无吸收，应用有局限性。局限性。主要适用于不饱和有机化合物主要适用于不饱和有机化合物，尤其是共轭体系的鉴定，以此，尤其是共轭体系的鉴定，以此推断未知物的骨架结构。推断未知物的骨架结构。配合红外光谱、核磁共振谱、质谱等进行定性鉴定和结构分析配合红外光谱、核磁共振谱、质谱等进行定性鉴定和结构分析，是一个十分有用的辅助方法。，是一个十分有用的辅助方法。 3 3.3.1. .3.1. 定性分析定性分析比较法比较法：在相同的测定条件（仪器、溶剂、在相同的测定条件（仪器、溶剂、pHpH等）下，比较未知纯试等）下，比较未知纯试样与已知标准物的吸收光谱曲线，如果它们的吸收光谱曲线完全样与已知标准物的

28、吸收光谱曲线，如果它们的吸收光谱曲线完全等同，则可以认为待测样品与已知化合物有相同的生色团。等同，则可以认为待测样品与已知化合物有相同的生色团。 借助于前人汇编的以实验结果为基础的各种有机化合物的紫外借助于前人汇编的以实验结果为基础的各种有机化合物的紫外- -可见光谱标准谱图，或有关电子光谱数据表。可见光谱标准谱图，或有关电子光谱数据表。3 3.3.1.1 .3.1.1 比较法比较法X 标准吸收光谱谱图标准吸收光谱谱图X Sadtler. Sdandard Spectra (Ultraviolet). Heyden, London, 1978. 共收集了46000种化合物的紫外吸收光谱X R.

29、 A. Friedel and M. Orchin, Ultraviolet Spectra of Aromatic Compounds, Wiley, New York, 1951. 共收集了579种芳香化合物的紫外吸收光谱X Kenzo. Hirayama, Handbook of Ultraviolet and Visible Absorption Spectra of Organic Compounds, New York, Plenum, 1967X M. J. Kamlet, Organic Electronic Spectra Data, Vol. 1,19461952, Int

30、erscience，19603 3.3.1.1 .3.1.1 比较法比较法d1 1Woodward-Woodward-FieserFieser经验规则经验规则d计算共轭二烯、多烯烃及共轭烯酮类化合物计算共轭二烯、多烯烃及共轭烯酮类化合物* *跃迁最大吸跃迁最大吸收波长的经验规则。收波长的经验规则。d计算时，先从未知物的母体对照表得到一个最大吸收的基数，计算时，先从未知物的母体对照表得到一个最大吸收的基数，然后对连接在母体中然后对连接在母体中 电子体系电子体系( (即共轭体系即共轭体系) )上的各种取代基以及上的各种取代基以及其他结构因素按表所列的数值加以修正，得到该化合物的最大吸其他结构因素按

31、表所列的数值加以修正，得到该化合物的最大吸收波长。收波长。3 3.3.1.2 .3.1.2 最大吸收波长计算法最大吸收波长计算法3 3.3.1.2 .3.1.2 最大吸收波长计算法最大吸收波长计算法82 2FieserFieser-Kuhn-Kuhn经验规则经验规则8如果一个多烯分子中含有四个以上的共轭双键，则其在己烷中如果一个多烯分子中含有四个以上的共轭双键，则其在己烷中的的l lmaxmax和和e emaxmax值可按值可按FieserFieser-Kuhn-Kuhn经验规则来计算：经验规则来计算：8l lmaxmax=114+5M+n(48.01.7n)-19.5R=114+5M+n(4

32、8.01.7n)-19.5R环内环内-10R-10R环外环外8e emaxmax=1.74=1.74 104104 n n8MM为取代烷基数，为取代烷基数，n n为共轭双键数，为共轭双键数，R R环内环内为有环内双键的环数为有环内双键的环数，R R环外环外为有环外双键的环数。为有环外双键的环数。 3 3.3.1.2 .3.1.2 最大吸收波长计算法最大吸收波长计算法3 3.3.1.2 .3.1.2 最大吸收波长计算法最大吸收波长计算法3 3ScottScott经验规则经验规则3 3.3.1.2 .3.1.2 最大吸收波长计算法最大吸收波长计算法3 3.3.1.2 .3.1.2 最大吸收波长计算

33、法最大吸收波长计算法3 3.3.2.1 .3.2.1 顺反异构体的判别顺反异构体的判别 顺式异构体的顺式异构体的l lmaxmax比反式异构体的小。比反式异构体的小。 3 3.3.2.2 .3.2.2 互变异构体的测定互变异构体的测定 3 3.3.2 .3.2 结构分析结构分析3 3.3.2.3 .3.2.3 构象的判别构象的判别 - -卤代环己酮有两种构象：卤代环己酮有两种构象：CXCX键可为直立键（键可为直立键（I I），也可为），也可为平伏键（平伏键（II II）。）。前者前者C=OC=O上的上的 电子与电子与CXCX键的键的 电子重叠较后者大，因此前者电子重叠较后者大，因此前者的的l

34、lmaxmax比后者大。比后者大。据此可以区别直立键和平伏键，从而确定待测物的构象。据此可以区别直立键和平伏键，从而确定待测物的构象。 3 3.3.2 .3.2 结构分析结构分析定量定量依据：依据：朗伯朗伯- -比耳定律。比耳定律。在一定波长处被测定物质的吸光度与其浓度呈线性关系。在一定波长处被测定物质的吸光度与其浓度呈线性关系。3 3.3.3.1 .3.3.1 单组分定量方法单组分定量方法 吸光系数法（绝对法）吸光系数法（绝对法） 标准对照法标准对照法 C Cx x= =A Ax xC CS S/A/As s特点：特点：操作简单，但误差较大，数据不可靠。操作简单，但误差较大，数据不可靠。3

35、3.3.3.3 3 定量分析定量分析标准曲线法：标准曲线法：配制一系列不同浓度的标准溶液配制一系列不同浓度的标准溶液；以不含被测组分的空白溶液为参比，测定标准溶液的吸光度以不含被测组分的空白溶液为参比，测定标准溶液的吸光度；在符合朗伯在符合朗伯- -比耳定律的浓度范围内绘制吸光度比耳定律的浓度范围内绘制吸光度- -浓度曲线浓度曲线；得到标准曲线的线性回归方程得到标准曲线的线性回归方程；在相同条件下测定未知试样的吸光度在相同条件下测定未知试样的吸光度；通过线性回归方程便可求得未知试样的浓度。通过线性回归方程便可求得未知试样的浓度。 3 3.3.3.1 .3.3.1 单组分定量方法单组分定量方法

36、3 3.3.3.1 .3.3.1 单组分定量方法单组分定量方法 标准加入法标准加入法一次标准加入法一次标准加入法取相同体积的试样溶液两份，分别移入容量瓶取相同体积的试样溶液两份，分别移入容量瓶A A和和B B中，另取中，另取一定量的标准溶液加入一定量的标准溶液加入B B瓶中，然后将两份溶液稀释至刻度。瓶中，然后将两份溶液稀释至刻度。在相同条件下测定在相同条件下测定A A待测液：待测液：c cx x-A-Ax x待测液待测液+ +标准溶液：标准溶液：c cx x + c+ cs s-A-Ax+sx+sc cx x = A= Ax x c cs s/ /（A Ax+s x+s - A- Ax x

37、）3 3.3.3.1 .3.3.1 单组分定量方法单组分定量方法 复杂样品分析复杂样品分析多次标准加入法多次标准加入法X具体操作：具体操作：取若干份体积相同取若干份体积相同的待测试样溶液，分别置于等的待测试样溶液，分别置于等体积的容量瓶中，从第二份开体积的容量瓶中，从第二份开始分别按比例加入待测组分标始分别按比例加入待测组分标准溶液，定容。准溶液，定容。X溶液浓度分别为溶液浓度分别为cx 、cx+ cs1 、 cx+ cs2、cx+ cs3 ，在相同条件，在相同条件下分别测定吸光度下分别测定吸光度Ax、A1、 A2、 A3。标准加入工作曲线法标准加入工作曲线法3 3.3.3.1 .3.3.1

38、单组分定量方法单组分定量方法 3 3.3.3.2 .3.3.2 多组分定量方法多组分定量方法根据吸光度具有加和性的特点，在同一试样中可以测定两种或根据吸光度具有加和性的特点，在同一试样中可以测定两种或两种以上的组分。两种以上的组分。 3 3.3.3.3 3 定量分析定量分析X3 3.3.3.3 .3.3.3 导数分光光度法导数分光光度法X根据朗伯根据朗伯- -比耳定律，吸光度是波长的函数比耳定律，吸光度是波长的函数X A A = = e e( (l l) )l lc cX将吸光度对波长进行将吸光度对波长进行n n次求导，得次求导，得X吸光度的任一阶导数值都与吸光物质的浓度呈正比，所以可用吸光度

39、的任一阶导数值都与吸光物质的浓度呈正比，所以可用于定量分析，其灵敏度与于定量分析，其灵敏度与d dn ne e/d/dl ln n有关。有关。3 3.3.3.3 3 定量分析定量分析3 3.3.3.3 3 定量分析定量分析T如果如果一化合物在紫外一化合物在紫外- -可见区没有可见区没有吸收峰，而其中的杂质有较强的吸吸收峰，而其中的杂质有较强的吸收，就可方便地检出该化合物中的收，就可方便地检出该化合物中的痕量杂质。痕量杂质。T如果如果一化合物在紫外一化合物在紫外- -可见区有较可见区有较强的吸收带，有时可用摩尔吸光系强的吸收带，有时可用摩尔吸光系数来检查其纯度。数来检查其纯度。 3 3.3.4

40、.3.4 纯度检查纯度检查在极性溶剂中在极性溶剂中：分子间形成了氢键，实现分子间形成了氢键，实现n n* *跃迁时，氢键也随跃迁时，氢键也随之断裂；此时，物质吸收的光能，一部分用以实现之断裂；此时，物质吸收的光能，一部分用以实现n n* *跃迁，另一跃迁，另一部分用以破坏氢键（即氢键的键能）。部分用以破坏氢键（即氢键的键能）。在非极性在非极性溶剂溶剂中中：不可能形成分子间氢键，吸收的光能仅为了实不可能形成分子间氢键，吸收的光能仅为了实现现n n* *跃迁，故所吸收的光波的能量较低，波长较长。跃迁，故所吸收的光波的能量较低，波长较长。通过通过测定同一化合物在不同极性溶剂中测定同一化合物在不同极性

41、溶剂中n n* *跃迁吸收带，就能计跃迁吸收带，就能计算其在极性溶剂中氢键的强度。算其在极性溶剂中氢键的强度。3 3.3.5 .3.5 氢键强度的测定氢键强度的测定例例题：题：在水中，丙酮的在水中，丙酮的n n* *吸收带为吸收带为294.5 nm294.5 nm，能量，能量452.99 452.99 kJmolkJmol-1-1；在己烷中，该吸收带为；在己烷中，该吸收带为279 nm279 nm，能量为，能量为429.40 429.40 kJmolkJmol-1-1。丙酮在水中形成的氢键强度为丙酮在水中形成的氢键强度为452.99-429.40 = 23.59 452.99-429.40 =

42、 23.59 kJmolkJmol-1-1。 3 3.3.5 .3.5 氢键强度的测定氢键强度的测定X选择显色反应选择显色反应X选择显色剂选择显色剂X优化显色反应条件优化显色反应条件X选择检测波长选择检测波长X选择合适的浓度选择合适的浓度X选择参比溶液选择参比溶液X建立标准曲线建立标准曲线测量条件选择测量条件选择3 3. .4 4 分析分析方法的方法的设计设计6显色反应：显色反应：将待测组分转化为有色将待测组分转化为有色化合物化合物的反应。的反应。6显色剂：显色剂：与待测组分形成有色与待测组分形成有色化合物化合物的试剂。的试剂。6要求要求：6选择性好选择性好6灵敏度高灵敏度高 (10 (104

43、 4) )6产物的化学组成稳定产物的化学组成稳定6化学性质稳定化学性质稳定6反应和产物有明显的颜色差别反应和产物有明显的颜色差别 ( ( 60nm) )3 3. .4.14.1 显色反应及影响因素显色反应及影响因素6显色反应显色反应类型类型：6络合反应络合反应6氧化还原反应氧化还原反应6离子缔合反应离子缔合反应6成盐反应成盐反应6褪色反应褪色反应6吸附显色反应吸附显色反应 3 3. .4.14.1 显色反应及影响因素显色反应及影响因素T无机显色剂无机显色剂：过氧化氢，硫氰酸铵，碘化钾过氧化氢，硫氰酸铵，碘化钾T有机显色剂有机显色剂：偶氮类：偶氮胂偶氮类：偶氮胂IIIIIINNNNSO3HHO3

44、SOHOHAsO H32H O As323 3. .4.14.1 显色反应及影响因素显色反应及影响因素三苯甲烷类三苯甲烷类三苯甲烷酸性染料三苯甲烷酸性染料 铬天菁铬天菁S S OCH3COOHHOCClClSO3HCH3COOH三苯甲烷碱性染料三苯甲烷碱性染料 结晶紫结晶紫 CN(CH3)2(H3C)2NN(CH3)23 3. .4.14.1 显色反应及影响因素显色反应及影响因素邻菲罗啉类：新亚铜灵邻菲罗啉类：新亚铜灵 NNCH3CH3肟类：丁二肟肟类：丁二肟 CCCH3NNOHHOCH33 3. .4.14.1 显色反应及影响因素显色反应及影响因素影响因素影响因素溶液酸度（溶液酸度（pHpH

45、值及缓冲溶液）值及缓冲溶液） 影响显色剂的平衡浓度及颜色，改变影响显色剂的平衡浓度及颜色，改变 影响待测离子的存在状态，防止沉淀影响待测离子的存在状态，防止沉淀 影响络合物组成影响络合物组成选择方法：选择方法：固定溶液中待测定组分和显色剂的浓度，改变溶固定溶液中待测定组分和显色剂的浓度，改变溶液的液的pHpH值（缓冲溶液控制），测其吸光度，绘制值（缓冲溶液控制），测其吸光度，绘制A-pHA-pH曲线，曲线，由曲线上选择合适的由曲线上选择合适的pHpH范围。范围。 3 3. .4.14.1 显色反应及影响因素显色反应及影响因素pHA形式形式 pH max(nm) 形式形式 pH max(nm)H

46、4L+ 1.2 462-465 Sn4+ 1.0 530H3L 4.8-5.2 462,490 Ga3+ 5.0 550H2L- 8.4-9.0 512HL2- 11.4-12.0 532-538pHpH对苯芴酮及其络合物的颜色影响对苯芴酮及其络合物的颜色影响 3 3. .4.14.1 显色反应及影响因素显色反应及影响因素X显色剂的用量显色剂的用量：稍过量，处于平台区稍过量，处于平台区。X显色反应时间显色反应时间：X针对不同显色反应确定显示时间针对不同显色反应确定显示时间；X显色反应快且稳定；显色反应快但不稳定；显色反应快且稳定；显色反应快但不稳定；X显色反应慢，稳定需时间；显色反应慢但不稳定

47、显色反应慢，稳定需时间；显色反应慢但不稳定X显色反应温度显色反应温度：X加热可加快反应速度，导致显色剂或产物分解加热可加快反应速度，导致显色剂或产物分解。d 3 3. .4.14.1 显色反应及影响因素显色反应及影响因素X 溶剂溶剂：有机溶剂，提高灵敏度、显色反应速率有机溶剂，提高灵敏度、显色反应速率X干扰离子干扰离子：X消除办法：消除办法：X 提高酸度，加入隐蔽剂，改变价态提高酸度，加入隐蔽剂，改变价态X 选择合适参比选择合适参比X 褪色空白褪色空白( (铬天菁铬天菁S S测测AlAl，氟化铵褪色，消除锆、，氟化铵褪色，消除锆、镍、钴干扰镍、钴干扰) )X 选择适当波长选择适当波长 3 3.

48、 .4.14.1 显色反应及影响因素显色反应及影响因素1 1、测定波长选择测定波长选择选择原则：选择原则：“吸收最大，干扰最小吸收最大，干扰最小”灵敏度灵敏度选择性选择性3 3. .4.24.2 分析条件选择分析条件选择2 2、溶液、溶液浓度浓度控制控制吸光度吸光度A A：0.20.20.80.8 减少测量误差减少测量误差3 3. .4.24.2 分析条件选择分析条件选择3 3 、参比溶液选择参比溶液选择仪器调零仪器调零消除吸收池壁和溶液对入射光的反射消除吸收池壁和溶液对入射光的反射 扣除干扰扣除干扰空白类型：空白类型：试剂空白试剂空白试样空白试样空白褪色空白褪色空白 3 3. .4.24.2

49、 分析条件选择分析条件选择0123456780.000.050.100.150.200.250.300.35AconcentrationX4 4、标准曲线制作标准曲线制作X理论基础：理论基础：朗伯朗伯- -比尔定律比尔定律X相同条件下测定不同浓度标准相同条件下测定不同浓度标准 溶液的吸光度溶液的吸光度A AXA Ac c 作图作图3 3. .4.24.2 分析条件选择分析条件选择曲线绘制不当的比例曲线绘制不当的比例0.0000.0500.1000.1500.2000.2500.3000.3500.4000.4500.1.2.3.4.5.6.7.8.9.10系列13 3. .4.24.2 分析条件选择分析条件选择d数据处理：数据处理：d设工作曲线方程为设工作曲线方程为y = a + bxy = a + bxdx x为标准溶液的浓度；为标准溶液的浓度；y y为相应的吸光度；为相应的吸光度；a a、b b称回归系数。称回归系数。d可以通过计算公式直接得到可以通过计算公式直接得到a a、b b与与 的数值。的数值。d相关系数接近相关系数接近