第3章紫外可见分光光度法

1、1第第3章章 紫外紫外-可见分光光度法可见分光光度法基本内容基本内容23.1 3.1 基本原理基本原理3.1.1 3.1.1 光谱的产生光谱的产生 3 43.1.2 3.1.2 跃迁类型跃迁类型5 处于成键轨道上的电子吸收电磁辐射的能量后跃迁到*反键轨道 跃迁所需的能量较大，吸收光的波长较短，处于远紫外区 max150nm6 * 跃迁跃迁 处于成键轨道上的电子跃迁到*反键轨道上 跃迁所需能量小于*跃迁所需的能量 max200nm（孤立键） 吸收强度大（ 104） 共轭体系越长，跃迁所需能量越低 典型基团 CC、CC、CN7 * 跃迁跃迁 未成键轨道中的n电子吸收电磁辐射的能量后，向*反键轨道跃

2、迁 跃迁所需能量较低，吸收光的波长通常处于近紫外光区或可见光区 吸收强度弱（ 10100） 典型基团：含有杂原子的不饱和基团 CO、CS、NN、NO8n * 跃迁跃迁 杂原子中的n电子吸收电磁辐射的能量后，向*反键轨道跃迁 随各种化合物的不同，吸收光的波长可处于近紫外光区或远紫外光区 吸收强度较弱 典型基团 OH、NH2、X、S9n * 跃迁跃迁 在电磁辐射的能量激发下，配位化合物的电荷发生重新分布 电子从该化合物的一部分（给予体）迁移至与另一部分（接受体）相联系的轨道上10电荷迁移跃迁电荷迁移跃迁)1()1(LMLMbnhbn112223SCNFeSCNFehnhn)OH(Cl)OH(Cl2

3、2配位场跃迁 dd 跃迁跃迁 配位体存在时，5个能量相等的d轨道发生分裂，成为几组能量不等的d轨道 当其离子吸收电磁辐射的能量后，处于低能态的d轨道上的电子可以跃迁至高能态的d轨道 d电子层尚未充满的第一、第二过渡元素 Cu(H2O)42+、CuCl42、Cu(NH3)42+12 ff 跃迁跃迁 配位体存在时，7个能量相等的f轨道发生分裂，成为几组能量不等的f轨道 当其离子吸收电磁辐射的能量后，处于低能态的f轨道上的电子可以跃迁至高能态的f轨道 大多数镧系和锕系元素的离子133.1.3 3.1.3 常用术语常用术语14吸收曲线吸收曲线1吸收峰2谷3肩峰4末端吸收 分子中在紫外-可见波长范围内可

4、以吸收光子而产生电子跃迁的原子基团 含有*或n*跃迁的基团 CC、CO、CS、NN、NO 多个生色团 未发生共轭：各生色团吸收曲线的简单加和 发生共轭：有一个新的吸收峰取代原来的各孤立生色团的吸收峰 max红移， 增大15生色团（生色团（chromophore） 含有非键电子的杂原子饱和基团 OH、SH、OR、SR、NH2、Cl、Br、I 本身不能吸收波长大于200nm的光，但与生色团相连时，能使该生色团的吸收峰红移，并使吸收强度增强16助色团（助色团（auxochrome） 化合物因结构的变化（发生共轭作用、引入助色团等）或溶剂的改变而导致吸收峰的最大吸收波长max发生移动 红移： max向

5、长波长方向移动 长移（bathochromicshift） 蓝移： max向短波长方向移动 紫移 短移（hypsochromicshift）17红移（红移（red shift）蓝移（蓝移（blue shift） 增色效应（浓色效应） 因化合物的结构改变或其他原因而导致吸收强度增强的现象 减色效应（淡色效应） 因化合物的结构改变或其他原因而导致吸收强度减弱的现象18增色效应（增色效应（hyperchromic effect）减色效应（减色效应（hypochromic effect）3.1.4 3.1.4 吸收带吸收带192021200220240260280-0.50.00.51.01.52.0

6、2.53.03.54.0E1A/nmBE22302402502602700.00.51.01.5(b)(a)22233.1.5 3.1.5 影响吸收带的主要因素影响吸收带的主要因素分子结构分子结构共轭效应共轭效应 两个或多个生色团形成共轭体系，则吸收带红移，且吸收强度增大24 空间位阻妨碍形成共轭的生色团处于同一平面上，导致共轭效果变差，吸收带蓝移，吸收强度减弱25分子结构分子结构空间位阻空间位阻26分子结构分子结构跨环效应跨环效应 在环状体系中，分子中非共轭的两个生色团因为空间位置的原因，发生轨道间的相互作用，使吸收带红移，并使吸收强度增强 非共轭基团之间的相互作用 两个生色团仍各自呈现吸收

7、峰27 溶剂极性增大 使*跃迁红移 使n*跃迁蓝移 后者的移动一般比前者的移动大28溶剂效应溶剂效应2930体系体系pH的影响的影响313.2 3.2 测量条件的选择及显色反应测量条件的选择及显色反应3.2.1 3.2.1 测量条件的选择测量条件的选择 3233常见空白溶液常见空白溶液343.2.2 3.2.2 显色反应及显色条件的选择显色反应及显色条件的选择 灵敏度较高 定量关系确定 选择性好 显色产物稳定性好 显色剂与显色产物之间应有显著的颜色差别（60nm）35对显色反应的要求对显色反应的要求 无机显色剂 配合物常不够稳定、灵敏度和选择性也不高 硫氰酸钾：用于测定铁、钼、钨和铌等 钼酸铵

8、：用于测定硅、磷和钒等 过氧化氢：用于测定钛 有机显色剂 可与金属离子生成稳定的螯合物 选择性和灵敏度都较高36显色剂显色剂磺基水杨酸磺基水杨酸 “OO型”螯合显色剂 主要用于测定Fe3+37 “NN型”螯合显色剂 常用于测定镍元素38丁二酮肟丁二酮肟 “NN型”螯合显色剂 主要用于测定微量Fe2+39邻二氮菲邻二氮菲 含硫显色剂 可用于测定Cu2+、Zn2+、Pb2+、Cd2+、Hg2+等40二苯硫腙二苯硫腙 三苯甲烷类螯合显色剂 测定铝的很好的试剂41铬天青铬天青S42显色条件的选择显色条件的选择43显色剂用量显色剂用量4445溶液酸度溶液酸度干扰及其消除干扰及其消除 控制酸度 选择适当的

9、掩蔽剂 选择适当的测量波长 利用适当的参比溶液消除干扰 用数学校正法消除干扰 分离46473.3 3.3 紫外可见分光光度计紫外可见分光光度计3.3.1 3.3.1 主要部件主要部件4849光源光源50单色器单色器51比色皿比色皿52检测器检测器5354信号显示系统信号显示系统3.3.2 3.3.2 分光光度计的光学性能与类型分光光度计的光学性能与类型55分光光度计的类型分光光度计的类型5657单光束分光光度计单光束分光光度计58双光束分光光度计双光束分光光度计59双波长分光光度计双波长分光光度计60光二极管阵列检测的分光光度计光二极管阵列检测的分光光度计分光光度计的校正分光光度计的校正616

10、2比色皿的校对比色皿的校对633.4 3.4 分析方法分析方法3.4.1 3.4.1 定性分析定性分析6465维生素B12A361nm/A278nm1.701.88A361nm/A550nm3.153.4566673.4.2 3.4.2 定量分析定量分析68P4913L/g2316. 0L/g22.482845.5510500000. 13FeL/g02779. 0L/g0 .500 . 62316. 0FeL/g02895. 0L/g02779. 0480. 0500. 0标标样样AAL/g2 .36L/g00. 525000. 25002895. 0 x解解由题意可知，铁标准溶液的浓度为显

11、色液中铁的浓度为因此，试液中铁的浓度为707172多组分分析多组分分析P491516)cmmol/(L1046. 1)cmmol/(L1022. 1783. 155528,HIn)cmmol/(L1031. 6)cmmol/(L1022. 1077. 035400,HIn0528,In)cmmol/(L1091. 6)cmmol/(L1009. 1753. 045400,In0HIn528,HIn528cAIn400,InHIn400,HIn400ccAL/mol1060. 9L/mol1046. 1401. 165HInc36400HIn,400HIn64InIn ,4000.1666.31

12、 109.60 10mol/ L1.53 10 mol/ L6.91 10AccL/mol1011. 1L/mol)1053. 11060. 9(566InHIncccx根据吸光度的加和性，得代入数据，得)cmmol/(L100 . 4)cmmol/(L100 . 1400. 023270,d)cmmol/(L10)cmmol/(L100 . 1010. 03345,d0270,m)cmmol/(L106 . 4)cmmol/(L100 . 1460. 034345,m0d270,d270cAm345,md345,d345ccAL/mol108.125L/mol100 . 4325. 042d

13、cL/mol101.5L/mol106 . 410108.125720. 0434mc根据吸光度的加和性，得代入数据，得3.4.3 3.4.3 结构分析结构分析7576 异构体的判断 顺反异构体 一般反式异构体的空间位阻较小，共轭程度较高 反式异构体的max较长， max较大 互变异构体77783.5 3.5 应用与示例应用与示例 甲醇、乙醇或环己烷等有机溶剂的纯度检查 甲醇、乙醇或环己烷等有机溶剂中，有时可能混入少量杂质苯 苯的B吸收带在254nm波长处，而上述有机溶剂在此波长处几乎无吸收，故可以采用紫外-可见分光光度法检查有机溶剂的纯度793.5.1 3.5.1 定性分析定性分析 肾上腺素中杂质肾上腺酮的检