紫外、可见分光光度法

1、紫外、可见分光光度法紫外、可见分光光度法v分子光谱概述分子光谱概述v有机物吸收光谱与电子跃迁有机物吸收光谱与电子跃迁v无机化合物的紫外吸收光谱无机化合物的紫外吸收光谱v紫外、可见分光光度法的应用紫外、可见分光光度法的应用v紫外、可见分光光度计紫外、可见分光光度计v应用实例应用实例 紫外一可见分光光度法紫外一可见分光光度法（ultravioletvisible spectrophotometry）是利）是利用物质在紫外、可见光区的分子吸收光谱，用物质在紫外、可见光区的分子吸收光谱，对物质进行定性分析、定量分析及结构分析对物质进行定性分析、定量分析及结构分析的方法。按所吸收光的波长区域不同，分为的

2、方法。按所吸收光的波长区域不同，分为紫外分光光度法紫外分光光度法（60-400 nm）和可见分光光和可见分光光度法度法（400-750 nm），合称为紫外，合称为紫外可见分可见分光光度法。光光度法。分子光谱概述分子光谱概述1.1分子光谱的形成分子光谱的形成1. 过程：运动的分子外层电子过程：运动的分子外层电子-吸收外来辐射吸收外来辐射-产生产生电子能级跃迁电子能级跃迁-分子吸收光谱。分子吸收光谱。2. 能级组成：物质分子内部除了能级组成：物质分子内部除了电子相对于原子核的运动外，电子相对于原子核的运动外，还有原子核在其平衡位置附近的相对振动和分子本身绕其还有原子核在其平衡位置附近的相对振动和分

3、子本身绕其重心的转动，重心的转动，因此除了电子能级因此除了电子能级(Electron energy level)外，外，分子吸收能量将伴随着分子的振动和转动，即同时将发生分子吸收能量将伴随着分子的振动和转动，即同时将发生振动振动(Vibration)能级和转动能级和转动(Rotation)能级的跃迁！据量子能级的跃迁！据量子力学理论，分子的振力学理论，分子的振-转跃迁也是量子化的或者说将产生转跃迁也是量子化的或者说将产生非连续谱。因此，分子的能量变化非连续谱。因此，分子的能量变化 E为各种形式能量变为各种形式能量变化的总和：化的总和：rve h*MhMt0II 可见，电子能级间隔比可见，电子能

4、级间隔比振动能级和转动能级间隔大振动能级和转动能级间隔大12个数量级，个数量级，电子能级间跃电子能级间跃迁的同时，总伴随有振动和迁的同时，总伴随有振动和转动能级间的跃迁。即转动能级间的跃迁。即电子电子光谱光谱中总包含有振动能级和中总包含有振动能级和转动能级间跃迁产生的若干转动能级间跃迁产生的若干谱线而谱线而呈现宽谱带呈现宽谱带。因此，因此，电子能级跃迁产生的吸收光电子能级跃迁产生的吸收光谱，包含了大量谱线并由于谱，包含了大量谱线并由于这些谱线的重叠而成为这些谱线的重叠而成为连续连续的吸收带的吸收带。这也是分子的紫。这也是分子的紫外、可见光谱不是线状光谱外、可见光谱不是线状光谱而是而是带状光谱带

5、状光谱的原因。的原因。1.2 分子光谱的类型分子光谱的类型（1） 转动能级间的能量差转动能级间的能量差r：0.0050.050 eV，跃迁产生吸，跃迁产生吸收光谱位于远红外区，收光谱位于远红外区，= 25025m，形成的光谱称为远红形成的光谱称为远红外光谱或分子转动光谱；外光谱或分子转动光谱；（2） 振动能级的能量差振动能级的能量差v约为：约为：0.05eV，跃迁产生的，跃迁产生的吸收光谱位于红外区，吸收光谱位于红外区， = 251.25m，称为红外光谱或分称为红外光谱或分子振动光谱；子振动光谱；（3） 电子能级的能量差电子能级的能量差e较大：较大：120 eV。电子跃迁产生。电子跃迁产生的吸

6、收光谱在紫外的吸收光谱在紫外可见光区，可见光区， =1.250.06m，称为紫称为紫外外可见光谱或分子的电子光谱。可见光谱或分子的电子光谱。1.3 光吸收定律：光吸收定律：一、朗伯比耳定律一、朗伯比耳定律 ：. .光吸收定律的表达式及其含义光吸收定律的表达式及其含义 布格布格(Bouguer)和朗伯和朗伯(Lambert)先后于先后于1729年和年和1760年阐明了光的年阐明了光的吸收程度和吸收层厚度的关系：吸收程度和吸收层厚度的关系： 1852年比耳年比耳(Beer)又提出了光的吸收程度和吸收物浓度之间也具有又提出了光的吸收程度和吸收物浓度之间也具有类似的关系类似的关系:二者的结合称为朗伯二

7、者的结合称为朗伯-比耳定律，其数学表达式为：比耳定律，其数学表达式为： 式中：式中： I0：入射光强度：入射光强度 ; I：投射光强度：投射光强度; A：吸光度；：吸光度； ：透射率：透射率It/I0 ； b：液层厚度：液层厚度(光程长度，吸收池厚度光程长度，吸收池厚度) ，通常以，通常以cm为单位；为单位； c：溶液的摩尔浓度，单位：溶液的摩尔浓度，单位molL-1； ：摩尔吸光系数，单位：摩尔吸光系数，单位Lmol-1cm-1。2. 吸光度与透射率吸光度与透射率 在实际测量中，采用在另一等同的吸收池中放入溶剂在实际测量中，采用在另一等同的吸收池中放入溶剂与被分析溶液的透射强度进行比较，即：

8、与被分析溶液的透射强度进行比较，即：A = lg( I溶剂溶剂/ I溶液溶液) lg ( I 0 / It )v吸光度具有加和性：吸光度具有加和性：A总总 = A1 + A2 + An3. 吸光度的加合性吸光度的加合性多组分混合体系中，如果各组分分子之间不存在离解、聚多组分混合体系中，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：合、化学反应等化学平衡时，其吸光度具有加合性，即： n1iiin1iiin1iicbbcAA 3. 摩尔吸光系数摩尔吸光系数v 吸光物质的特征常数吸光物质的特征常数()；在最大吸收波长在最大吸收波长max处，常以处，常以max表示表

9、示 。v 在温度和介质条件一定时，在温度和介质条件一定时， 仅与吸光物质的结构与性质有关，仅与吸光物质的结构与性质有关，可作为定性鉴定的参数；可作为定性鉴定的参数；v 不随浓度不随浓度c 和光程长度和光程长度b 的改变而改变：的改变而改变： b c / A 。v 吸光能力与测定灵敏度的度量；吸光能力与测定灵敏度的度量； max越大表明该物质的吸光能力越大表明该物质的吸光能力越强，测定的灵敏度越高。越强，测定的灵敏度越高。 在数值上等于浓度为在数值上等于浓度为1 mol/L、液层厚度为、液层厚度为1cm时该溶液在时该溶液在某一波长下的吸光度。某一波长下的吸光度。. 吸光系数的几种表示方法：吸光系

10、数的几种表示方法：CbA C -mol / L-摩尔吸光系数摩尔吸光系数 L mol 1 cm -1C-g / La-吸光系数吸光系数 L g 1 cm -1abCA C-g / 100 mLE1%1cm-比比吸光系数吸光系数100mL g1 cm -1bCEA1%1cm MaE 1.0 .101%1cm 、 a、 E1%1cm之间的相互换算：之间的相互换算： 1. 仪器偏离仪器偏离Lambert Beer定律的前提条件定律的前提条件之一是入射光为之一是入射光为单色光单色光。 但实际上难以获得真正意义上但实际上难以获得真正意义上的纯单色光。分光光度计只能获得近的纯单色光。分光光度计只能获得近乎

11、单色的狭窄光谱通带。复合光可导乎单色的狭窄光谱通带。复合光可导致对朗伯致对朗伯-比耳定律的正或负偏离。比耳定律的正或负偏离。2. 浓度的限制浓度的限制稀溶液稀溶液Beer定律的假定：所有的吸光质点之间不发生相定律的假定：所有的吸光质点之间不发生相互作用；互作用；此假定只有在稀溶液此假定只有在稀溶液(C 10-2 mol/L 时，吸光质点间可能时，吸光质点间可能发生缔合等相互作用，直接影响了对光的吸收。发生缔合等相互作用，直接影响了对光的吸收。 溶液中存在着离解、聚合、互变异构、配合物溶液中存在着离解、聚合、互变异构、配合物的形成等化学平衡时，使吸光质点的浓度发生变化的形成等化学平衡时，使吸光质

12、点的浓度发生变化，影响吸光度。，影响吸光度。3. 化学偏离化学偏离 恒定的化学环境恒定的化学环境例如例如: 铬酸盐或重铬酸盐溶液中存在下列平衡：铬酸盐或重铬酸盐溶液中存在下列平衡：Cr42- 2H = Cr272- H2 Cr42-、 Cr272-的吸光性质不同，即的吸光性质不同，即()不不同。此时溶液同。此时溶液pH 对测定有重要影响。对测定有重要影响。4. 非均相体系偏离非均相体系偏离 真溶液真溶液光吸收定律的假定：溶液必须是均相体系。光吸收定律的假定：溶液必须是均相体系。 胶体、乳胶、悬浮物、沉淀等非均相体系产胶体、乳胶、悬浮物、沉淀等非均相体系产生的光散射生的光散射会引起对朗伯会引起对

13、朗伯-比耳定律的偏离。比耳定律的偏离。5. 最佳的吸光度测量范围最佳的吸光度测量范围0 lg 0.4343 C TTTTCT 0 lg 0.4343lg0.4343 2TTTT最佳的吸光度范围：最佳的吸光度范围：A0.20.8当当 T= 0.01 ，即透射率的测量误差为，即透射率的测量误差为1%时：时：0.00.51.01.52.02.53.03.54.0020406080100dC/C*100A0.00 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.000.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.0dC/C*100A三、光谱吸收曲线三、光谱吸收

14、曲线的表示方法：将不同波长的单色光依次通的表示方法：将不同波长的单色光依次通过被分析物质，分别测得不同波长下的吸光度或透光率，过被分析物质，分别测得不同波长下的吸光度或透光率，然后绘制吸收强度参数波长曲线，就可以然后绘制吸收强度参数波长曲线，就可以得到该物质在得到该物质在测量波长范围内的吸收曲线。这种曲线体现了物质对不同测量波长范围内的吸收曲线。这种曲线体现了物质对不同波长的光的吸收能力，也称为波长的光的吸收能力，也称为吸收光谱吸收光谱。 在紫外可见光谱中，波长在紫外可见光谱中，波长用用或或nm为单位，吸收为单位，吸收强度参数用透光率强度参数用透光率T%、吸收率、吸收率、A、lg表示。表示。

15、具有最大吸收值的波长具有最大吸收值的波长最大吸收波长最大吸收波长max 最大吸收强度最大吸收强度maxl 吸收光谱的波长分布吸收光谱的波长分布是由产生谱带的跃迁能级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，间的能量差所决定，反映了分子内部能级分布状况，是物质定性的依据是物质定性的依据；l 吸收谱带的强度与分子偶极矩变化、跃迁几率吸收谱带的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。有关，也提供分子结构的信息。通常将在最大吸收通常将在最大吸收波长处测得的摩尔吸光系数波长处测得的摩尔吸光系数max也作为定性的依据也作为定性的依据。不同物质的不同物质的max有

16、时可能相同，但有时可能相同，但max不一定相同；不一定相同；l 吸收谱带强度吸收谱带强度与该物质分子吸收的光子数成正与该物质分子吸收的光子数成正比，比，定量分析的依据定量分析的依据。有机物吸收光谱与电子跃迁有机物吸收光谱与电子跃迁 分子轨道理论分子轨道理论：成键轨道成键轨道反键轨道。当外层电子吸收电磁辐射反键轨道。当外层电子吸收电磁辐射辐射后，就从基态向激发态辐射后，就从基态向激发态(反键轨道反键轨道)跃迁。跃迁。v 主要有四种跃迁类型，主要有四种跃迁类型，所需能量所需能量大小顺序为大小顺序为：n n COHnp ps sH 有机化合物的电子光谱是三种电子跃迁的结果：有机化合物的电子光谱是三种

17、电子跃迁的结果： 电子、电子、电子、电子、n电子电子1.跃迁类型跃迁类型(1)跃迁跃迁v所需能量最大；所需能量最大；电子只有吸收远紫外光的能量才能发生电子只有吸收远紫外光的能量才能发生跃迁；所有饱和有机化合物都可能产生的电子跃迁。跃迁；所有饱和有机化合物都可能产生的电子跃迁。v饱和烷烃的分子吸收光谱出现在远紫外区；饱和烷烃的分子吸收光谱出现在远紫外区； 吸收波长吸收波长104。2.2.常用术语常用术语(1) 生色团：生色团： 广义上，分子中可以吸收光子而产生电子跃迁的原子广义上，分子中可以吸收光子而产生电子跃迁的原子基团。最有用的紫外基团。最有用的紫外可见光谱是由可见光谱是由和和n跃迁跃迁产生

18、的。分子中含有非键或产生的。分子中含有非键或p p键的电子体系，能吸收特征键的电子体系，能吸收特征外来辐射可外来辐射可产生产生和和n跃迁或吸收的结构单元，跃迁或吸收的结构单元，称为称为生色团生色团。 简单的生色团由双键或叁键体系组成，如乙烯基简单的生色团由双键或叁键体系组成，如乙烯基C=C 、羰基、羰基C=O 、亚硝基、亚硝基N=O 、偶氮基、偶氮基NN、乙、乙炔基、腈基炔基、腈基CN、C=S等；生色团吸收带的位置受相邻等；生色团吸收带的位置受相邻取代基或溶剂效应的影响，吸收峰向长波或短波移动。取代基或溶剂效应的影响，吸收峰向长波或短波移动。(2) 助色团：助色团： 有一些含有有一些含有n电子

19、的基团电子的基团(如如OH、OR、NH、NHR、X等等)，它们本身没有生色功能，它们本身没有生色功能(不能吸收不能吸收200nm的光的光)，但当它们与生色团相连时，就会发生，但当它们与生色团相连时，就会发生n共轭作用，共轭作用，增强生色团的生色能力增强生色团的生色能力(吸收波长向长波方向移动，且吸收吸收波长向长波方向移动，且吸收强度增加强度增加)，这样的基团称为，这样的基团称为助色团助色团。通常是带有非键电子。通常是带有非键电子对的基团。对的基团。v常见助色团助色顺序为：常见助色团助色顺序为： -F-CH3-Br-OH-OCH3-NH2-NHCH3-NH(CH3)2-NHC6H5C=O 发色基

20、团发色基团 。v Y=H,R ：醛、酮：醛、酮 n s s* ：max 180-190nm p p p p* ：max 150-160nm n p p* ：max 275-295nm， vY= -NH2,-OH,-OR ：羧酸及其衍生物。由于助色基团上：羧酸及其衍生物。由于助色基团上的的n电子与羰基双键的电子与羰基双键的p p电子电子n- p p共轭，导致共轭，导致p p*轨道能级升轨道能级升高，但高，但共轭作用没有改变共轭作用没有改变n轨道能级，因此轨道能级，因此n p p* 跃迁所跃迁所需能量增加，需能量增加，R 带兰移。带兰移。 R带：带： max 210nm ； 10-100OCRYK

21、 K R R ppp n p 不饱和醛酮不饱和醛酮羰基与双键产生羰基与双键产生p p p p共轭作用共轭作用K带红移：带红移：162250nm（220260nm），），max10000R带红移：带红移：290310nm（310330nm），）， max1020 可识别可识别,不饱和醛酮不饱和醛酮p n 162nm p Ocp p ppppn cOcc（4）芳香烃及其杂环化合物芳香烃及其杂环化合物苯：有三个吸收带，都是由苯：有三个吸收带，都是由*跃迁引起的。跃迁引起的。v苯环上三个共轭双键的苯环上三个共轭双键的 p p p p*跃迁特征吸收带，强吸收跃迁特征吸收带，强吸收: E1带带180 18

22、4nm； =47000 E2带带200 204 nm =7000v苯环本身振动及闭合环状共苯环本身振动及闭合环状共轭轭 p p p p*引起，弱吸收引起，弱吸收: B带带230-270 nm =200v含取代基时，含取代基时， B带简化，红带简化，红移。移。 max（nm） max苯254200甲苯261300间二甲苯2633001，3，5-三甲苯266305六甲苯272300乙酰苯紫外光谱图乙酰苯紫外光谱图羰基双键与苯环共轭：羰基双键与苯环共轭：vK带强；苯的带强；苯的E2带与带与K带带合并，红移；合并，红移；v取代基使取代基使B带简化；带简化；v氧上的孤对电子：氧上的孤对电子：R带，跃迁禁

23、阻，弱；带，跃迁禁阻，弱；CC H3On p ; ; R带带p p ; ; K带带4. 溶剂对电子光谱的影响：溶剂对电子光谱的影响：（1）溶剂极性对最大吸收峰）溶剂极性对最大吸收峰max影响：影响：a. *跃迁：因为激发态极性大于基态极性，所以激发态和跃迁：因为激发态极性大于基态极性，所以激发态和极性溶剂作用较强，其能量下降较大，而基态与极性溶剂作极性溶剂作用较强，其能量下降较大，而基态与极性溶剂作用较弱，其能量下降较小，使用较弱，其能量下降较小，使 *跃迁能量降低。因此，跃迁能量降低。因此，随溶剂极性增加，激发态比基态能量有更多的下降，从而使随溶剂极性增加，激发态比基态能量有更多的下降，从而

24、使*跃迁能量降低，波长向长波方向移动，红移。跃迁能量降低，波长向长波方向移动，红移。CCCCp p p p n p p p p p 非极性 极性b. n*跃迁：因为基态极性大于激发态极性，所以基态和跃迁：因为基态极性大于激发态极性，所以基态和极性溶剂作用较强，使基态能量下降较大，而激发态与极性极性溶剂作用较强，使基态能量下降较大，而激发态与极性溶剂作用较弱，其能量下降较小，因此使溶剂作用较弱，其能量下降较小，因此使n*跃迁能量增跃迁能量增加；另一个影响是氢键的形成，羰基在激发态时，与溶剂形加；另一个影响是氢键的形成，羰基在激发态时，与溶剂形成氢键的能力减弱，使其能量下降比基态小，也使成氢键的能

25、力减弱，使其能量下降比基态小，也使n*跃跃迁能量增加。因此随溶剂极性增加，迁能量增加。因此随溶剂极性增加， n*跃迁能量增加，跃迁能量增加，波长向短波方向移动，蓝移。波长向短波方向移动，蓝移。COCO非极性 极性 n p p p p n n p n H3CCOCHCCH3CH3 max(正己烷正己烷) max(氯仿氯仿) max(甲醇甲醇) max(水水)pppp *230238237243npp*329315309305异丙叉丙酮的不同类型跃迁随溶剂极性增加的变化（异丙叉丙酮的不同类型跃迁随溶剂极性增加的变化（nm）（2）溶剂极性对吸收光谱精细结构的影响：）溶剂极性对吸收光谱精细结构的影响：

26、 当物质处于蒸汽状态时，由于分子间相当物质处于蒸汽状态时，由于分子间相互作用力减小到最低，电子光谱的精细结构互作用力减小到最低，电子光谱的精细结构（振动光谱）清晰可见；当物质处于非极性（振动光谱）清晰可见；当物质处于非极性溶剂中，由于溶剂分子与溶质分子间相互碰溶剂中，由于溶剂分子与溶质分子间相互碰撞，使精细结构大部分消失；在极性溶剂中，撞，使精细结构大部分消失；在极性溶剂中，由于溶剂化作用，限制了分子的振动和转动，由于溶剂化作用，限制了分子的振动和转动，使精细结构完全消失，分子的电子光谱只呈使精细结构完全消失，分子的电子光谱只呈现宽的谱线包封。现宽的谱线包封。极性溶剂使精细结构消失极性溶剂使精

27、细结构消失溶剂的极性由非极性改变到极性时，精溶剂的极性由非极性改变到极性时，精细结构消失，吸收带变向平滑细结构消失，吸收带变向平滑（3）溶剂的酸碱性的影响：如苯胺在中性溶液）溶剂的酸碱性的影响：如苯胺在中性溶液中中max=280nm（B带），在酸性溶液中移至带），在酸性溶液中移至254nm。苯酚在中性溶液中。苯酚在中性溶液中max=270nm（ B带带），在碱性溶液中移至），在碱性溶液中移至287nm。这是由于。这是由于pH值的变化使值的变化使NH2或或OH与苯环的共轭体系发与苯环的共轭体系发生变化，共轭发生红移，反之发生紫移。生变化，共轭发生红移，反之发生紫移。 苯胺在酸性溶液中接苯胺在酸性

28、溶液中接受受H+形成铵离子，渐渐形成铵离子，渐渐失去了失去了n电子，削弱了电子，削弱了n电子与苯环的电子与苯环的n- p p共轭作共轭作用用，即胺基与苯环的共，即胺基与苯环的共轭体系消失，从而使吸轭体系消失，从而使吸收谱带紫移。收谱带紫移。苯胺在不同苯胺在不同pH值的紫外吸收曲线值的紫外吸收曲线 苯酚在碱性溶液中失去苯酚在碱性溶液中失去H+形成氧负离子，形成了一形成氧负离子，形成了一对新的非键电子，增强了对新的非键电子，增强了n电子与苯环的共轭效应，使电子与苯环的共轭效应，使吸收谱带红移。吸收谱带红移。苯酚在不同苯酚在不同pH值的紫外吸收曲线值的紫外吸收曲线4.如何正确选择溶剂如何正确选择溶剂

29、选择溶剂注意以下几点：选择溶剂注意以下几点：（1）溶剂应能很好地溶解被测试样，对溶质是惰性的，并且）溶剂应能很好地溶解被测试样，对溶质是惰性的，并且形成的溶液具有良好的化学和光化学稳定性。形成的溶液具有良好的化学和光化学稳定性。（2）在溶解度允许的范围内，尽量选择极性较小的溶剂）在溶解度允许的范围内，尽量选择极性较小的溶剂（3）溶剂在样品的吸收光谱区无明显吸收。一般，芳香族溶）溶剂在样品的吸收光谱区无明显吸收。一般，芳香族溶剂不宜在剂不宜在300nm以下测定，因为脂肪醛和酮类在以下测定，因为脂肪醛和酮类在280nm附近附近具有最大吸收。在近紫外区完全透明的有水、烃类、脂肪醇具有最大吸收。在近紫

30、外区完全透明的有水、烃类、脂肪醇类、乙醚、稀类、乙醚、稀NaOH、NH4OH、HCl溶液等，大半透明的有溶液等，大半透明的有氯仿和四氯化碳等。氯仿和四氯化碳等。 金属配合物的紫外光谱产生机理主要有三种类型：金属配合物的紫外光谱产生机理主要有三种类型：1.配位场跃迁：配位场跃迁： 包括包括d一一d跃迁和跃迁和 f 一一f 跃迁跃迁 在配体的存在下，过渡金属离子的在配体的存在下，过渡金属离子的d轨道和镧系、锕系的轨道和镧系、锕系的f轨道裂分，吸收辐射后，产生轨道裂分，吸收辐射后，产生d一一d、 f 一一f 跃迁；跃迁； A. f f 跃迁跃迁镧系镧系- 4f锕系锕系- 5f 由于由于f 轨道被具有

31、高量轨道被具有高量子数的外层轨道所屏蔽，受外界子数的外层轨道所屏蔽，受外界影响较小，并且不易受外层电子影响较小，并且不易受外层电子有关的键合性质的影响。有关的键合性质的影响。因此，因此，呈现窄带吸收，且这些吸收峰不呈现窄带吸收，且这些吸收峰不易受金属离子所处的配位环境的易受金属离子所处的配位环境的影响影响max 100，是弱吸收带，是弱吸收带无机化合物的紫外吸收光谱无机化合物的紫外吸收光谱氯化镨溶液的吸收光谱氯化镨溶液的吸收光谱B. d d 跃迁跃迁 f-f和和d-d这两类跃迁必须在配体的配位场作用这两类跃迁必须在配体的配位场作用下才可能产生。由于选择规则的限制，配位场跃迁下才可能产生。由于选

32、择规则的限制，配位场跃迁吸收谱带的摩尔吸收系数小，吸收谱带的摩尔吸收系数小， 104 ，用于，用于定量分析时，可以提高检测的灵敏度。定量分析时，可以提高检测的灵敏度。vFe2+与邻菲罗啉配合物的紫外吸收光谱属于此；不少过渡金与邻菲罗啉配合物的紫外吸收光谱属于此；不少过渡金属离子与含生色团的试剂反应所形成的络合物以及许多水合属离子与含生色团的试剂反应所形成的络合物以及许多水合无机离子，均可产生电荷迁移跃迁；一些具有无机离子，均可产生电荷迁移跃迁；一些具有d10电子结构电子结构的过渡元素形成的卤化物及硫化物，如的过渡元素形成的卤化物及硫化物，如AgBr、PbI2、HgS等，等，也是由于这类跃迁产生

33、颜色。也是由于这类跃迁产生颜色。v 有机化合物紫外吸收光谱：反映结构中生色团和助色团有机化合物紫外吸收光谱：反映结构中生色团和助色团的特性，不完全反映分子特性；吸收光谱比较简单，特征性的特性，不完全反映分子特性；吸收光谱比较简单，特征性不强，并且大多数简单官能团在近紫外光区只有微弱吸收或不强，并且大多数简单官能团在近紫外光区只有微弱吸收或无吸收，所以应用有一定的局限性，主要用于鉴定生色团，无吸收，所以应用有一定的局限性，主要用于鉴定生色团，以此推断未知物的结构骨架，在配合其它结构分析方法时，以此推断未知物的结构骨架，在配合其它结构分析方法时，是有用的辅助方法。是有用的辅助方法。1. 定性分析的

34、依据定性分析的依据: 比较吸收光谱曲线形状、峰数、最大吸收波长比较吸收光谱曲线形状、峰数、最大吸收波长 max及摩及摩尔吸光系数尔吸光系数 max 等化合物特性参数，可作为初步等化合物特性参数，可作为初步定性的依据定性的依据；v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；光谱信息在紫外助色团；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。定性分析定性分析2. 定性方法定性方法:A. 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，即当通即当通过其它方法获得一系列可能的分子结构式后，可通

35、过其它方法获得一系列可能的分子结构式后，可通过此类规则估算最大吸收波长并与实测值对比。过此类规则估算最大吸收波长并与实测值对比。Woodward规则：规则：计算共轭二烯、多烯烃、共轭烯酮计算共轭二烯、多烯烃、共轭烯酮类化合物的类化合物的* 最大吸收波长最大吸收波长Scott规则：规则：计算芳香族羰基衍生物的计算芳香族羰基衍生物的* 最大吸收最大吸收波长波长Woodward规则：规则：计算共轭二烯、计算共轭二烯、多烯烃、共轭多烯烃、共轭烯酮类化合物烯酮类化合物*跃迁最跃迁最大波长。大波长。化合物母体化合物母体及取代基及取代基 波长波长 /nm (无环多烯或异环二烯无环多烯或异环二烯) 基数：基数

36、：217 nm 环内双键环内双键 36 增加一个共轭双键增加一个共轭双键 30 环外双键环外双键 5 烷基取代基烷基取代基 5 O 0 OR 6 SR 30 Cl, Br 5 NR2 60 基值基值 217217 同环二烯同环二烯 1 1 3636 3636 三个环外双键三个环外双键 3 3 5 5 1515 共轭双键延长共轭双键延长 2 2 3030 6060 五个烷基取代五个烷基取代 5 5 5 5 2525 酰氧基取代酰氧基取代 1 1 0 0 0 0 计算值计算值( ( maxmax) ) 353 nm353 nm 实测值实测值( ( maxmax) ) 355 nm355 nm AC

37、O基值基值 217217 四个烷基取代四个烷基取代 4 4 5 5 2020 二个环外双键二个环外双键 2 2 5 5 1010 计算值计算值( ( maxmax) ) 247 nm247 nm 实测值实测值( ( maxmax) ) 247 nm247 nm 基值基值 217217 五个烷基取代五个烷基取代 5 5 5 5 2 25 5 二个环外双键二个环外双键 2 2 5 5 1010 共轭双键延长共轭双键延长 1 1 3030 3030 计算值计算值( ( maxmax) ) 282 nm282 nm 基值基值 217217 五个烷基取代五个烷基取代 4 4 5 5 2 20 0 二个环

38、外双键二个环外双键 2 2 5 5 1010 共轭双键延长共轭双键延长 0 0 0 0 CH2 计算值计算值( ( maxmax) ) 247 nm247 nm Woodward-Fieser规则估算最大吸收波长的几个实例：规则估算最大吸收波长的几个实例：四四吸收波长计算Scott规则：用于计算芳规则：用于计算芳香族羰基的衍生物的香族羰基的衍生物的maxPhCOR发色团发色团母体母体/nmR=烷基或环残烷基或环残基基246R=H250R=OH或或OR230Sadtler. Sdandard Spectra (Ultraviolet). Heyden, London, 1978. 共收集了共收集

39、了46000种化合物的紫外吸收光谱种化合物的紫外吸收光谱R. A. Friedel and M. Orchin, Ultraviolet Spectra of Aromatic Compounds, Wiley, New York, 1951. 共收集了共收集了579种芳香化合物的紫外吸收光谱种芳香化合物的紫外吸收光谱Kenzo. Hirayama, Handbook of Ultraviolet and Visible Absorption Spectra of Organic Compounds, New York, Plenum, 1967.M. J. Kamlet, Organic E

40、lectronic Spectra Data, Vol. 1,19461952, Interscience,1960. 与标准物质吸收光谱的比较：与标准物质吸收光谱的比较：B.比较吸收光谱比较吸收光谱与标准吸收光谱谱图的比较：与标准吸收光谱谱图的比较：比较未知物与标准物质在比较未知物与标准物质在相同化学环境与测量条件下相同化学环境与测量条件下的紫外的紫外- -可见吸可见吸收光谱，若收光谱，若吸收光谱的形状、吸收峰的数目、吸收光谱的形状、吸收峰的数目、 maxmax( () )、maxmax完全完全相同，就可以确定未知物与标准物质相同，就可以确定未知物与标准物质具有相同的生色团与助色团具有相同的

41、生色团与助色团。与标准吸收光谱谱图的比较时注意：与标准吸收光谱谱图的比较时注意：相同化学环境与测量条件相同化学环境与测量条件二二. . 有机化合物构型与构象的确定有机化合物构型与构象的确定CCHCOOHHCCCOOHHH反式肉桂酸反式肉桂酸max=295nm max=13500顺式肉桂酸顺式肉桂酸max=280nm max=7000A. 顺反异构：顺反异构： 顺式异构体的顺式异构体的max和和max比反式异构体的小，这是因为比反式异构体的小，这是因为反式反式异构的空间位阻小于顺式异构，其共轭体系共平面性比顺式结构异构的空间位阻小于顺式异构，其共轭体系共平面性比顺式结构好，好，反式共平面产生最大

42、共轭效应，反式共平面产生最大共轭效应，跃迁能量较低，所以跃迁能量较低，所以max和和max较大。较大。CCHHCCHH顺式：顺式：max=280nm； max=10500反式：反式：max=295.5 nm；max=29000（2 2）乙酰乙酸乙酯的酮式与烯醇式互变异构）乙酰乙酸乙酯的酮式与烯醇式互变异构: :H3CCH2CCOCH2CH3OOHHOHOHH3CCHCCOCH2CH3OOH极性溶剂中形成氢键极性溶剂中形成氢键-酮式，酮式，无共轭无共轭max=272nm max=16 n*非极性溶剂中形成分子内氢键非极性溶剂中形成分子内氢键-烯醇烯醇式，式，有共轭有共轭B. 互变异构：使异构物光

43、谱出现差异。互变异构：使异构物光谱出现差异。如：（如：（1）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，表明有醛基存在，结构为前者；而在水溶液中，此峰消失，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。结构为后者。三、有机化合物结构辅助解析：三、有机化合物结构辅助解析：1. 可获得的结构信息可获得的结构信息（1）200-400nm 无吸收峰：饱和化合物，单烯。无吸收峰：饱和化合物，单烯。（2） 270-350 nm有吸收峰（有吸收峰（=10-100）：醛酮）：醛酮

44、n* 跃迁产跃迁产生的生的R 带。带。（3） 250-300 nm 有中等强度的吸收峰（有中等强度的吸收峰（=200-2000）：芳环）：芳环的特征吸收（具有精细结构的的特征吸收（具有精细结构的B带）。带）。（4） 200-250 nm有强吸收峰（有强吸收峰（ 104）：表明含有一个共轭体）：表明含有一个共轭体系（系（K）带。共轭二烯：）带。共轭二烯：K带（带（ 230 nm）；）；不饱和醛不饱和醛酮：酮：K带带 230 nm ，R带带 310-330 nm260nm，300 nm，330 nm有强吸收峰，有强吸收峰，3,4,5个双键的共轭体系。个双键的共轭体系。2.光谱解析注意事项光谱解析注

45、意事项(1) 确认确认 max，并算出，并算出 max，初步估计属于何种吸收带；，初步估计属于何种吸收带；(2) 观察主要吸收带的范围，判断属于何种共轭体系；观察主要吸收带的范围，判断属于何种共轭体系；(3) pH值的影响值的影响v 加加NaOH红移红移酚类化合物，烯醇。酚类化合物，烯醇。v 加加HCl兰移兰移苯胺类化合物。苯胺类化合物。3. 分子不饱和度的计算分子不饱和度的计算定义：定义： 不饱和度是指分子结构中达到饱和所缺一价元素的不饱和度是指分子结构中达到饱和所缺一价元素的“对对”数。数。 如：乙烯变成饱和烷烃需要两个氢原子，不饱和度为如：乙烯变成饱和烷烃需要两个氢原子，不饱和度为1。计

46、算：计算： 若分子中仅含一，二，三，四价元素若分子中仅含一，二，三，四价元素(H，O，N，C)，则可按下式进行不饱和度的计算：则可按下式进行不饱和度的计算： = （2 + 2n4 + n3 n1 ）/ 2 n4 ， n3 ， n1 分别为分子中四价，三价，一价元素数目，分别为分子中四价，三价，一价元素数目，二价原子如氧、硫等不参加计算。二价原子如氧、硫等不参加计算。 0，分子是饱和的。，分子是饱和的。 1，不饱和。，不饱和。作用：作用：由分子的不饱和度可以推断分子中含有双键，三键，环，由分子的不饱和度可以推断分子中含有双键，三键，环，芳环的数目，验证谱图解析的正确性。芳环的数目，验证谱图解析的

47、正确性。定量分析定量分析定量分析的依据：定量分析的依据：朗伯朗伯-比耳定律比耳定律 吸光度：吸光度： A= b c （A= l c） 透光度：透光度：-lgT = b c 灵敏度高：灵敏度高： max：104105 L mol-1 cm -1；（；（比红外大比红外大） 测量误差与吸光度读数有关：测量误差与吸光度读数有关：A=0.434，读数相对误差最小。，读数相对误差最小。1. 单组份定量方法单组份定量方法（1）标准曲线法：用已知标样配制成一系列不同浓度溶液，）标准曲线法：用已知标样配制成一系列不同浓度溶液，在一定实验条件和合适的波长下，分别测定其吸光度，以吸在一定实验条件和合适的波长下，分别

48、测定其吸光度，以吸光度对物质的浓度作图，得到吸光度与浓度的标准曲线图。光度对物质的浓度作图，得到吸光度与浓度的标准曲线图。理想的标准曲线应为通过原点的直线理想的标准曲线应为通过原点的直线 。（2）标准对比法：）标准对比法： 该法是标准曲线法的简化，即只配制一个浓度为该法是标准曲线法的简化，即只配制一个浓度为cs的标的标准溶液，并测量其吸光度，求出吸收系数准溶液，并测量其吸光度，求出吸收系数 ： As = cs b Ax = cx b则则 Cx = Cs Ax / Asv 该法只有在测定浓度范围内遵守该法只有在测定浓度范围内遵守L-B定律，且定律，且cx与与cs大大致相当时，才可得到准确结果。致

49、相当时，才可得到准确结果。2. 多组分定量方法多组分定量方法 由于吸光度具有加合性，因此可以在同一试样中测定由于吸光度具有加合性，因此可以在同一试样中测定多个组份。多个组份。yyxxyxyyxxyxlclcAlclcA222111v设试样中有两组份设试样中有两组份 X 和和 Y，将其显色后，分别绘制吸收曲线，会，将其显色后，分别绘制吸收曲线，会出现如图所示的三种情况：出现如图所示的三种情况：图图a：X,Y 组份最大吸收波长不重迭，相互不干扰，可以按两个单一组组份最大吸收波长不重迭，相互不干扰，可以按两个单一组份处理。份处理。图图b和和c ：X,Y 相互干扰，此时可通过解联立方程组求得相互干扰，

50、此时可通过解联立方程组求得X和和Y的浓度：的浓度：根据吸光度所具有的加和性根据吸光度所具有的加和性: : 其中，其中，X,Y 组份在波长组份在波长 1 和和 2 处的摩尔吸光系数处的摩尔吸光系数 可由已知浓可由已知浓度的度的 X, Y 纯溶液测得。解上述方程组可求得纯溶液测得。解上述方程组可求得 cx 及及 cy。 3. 双波长法双波长法-等吸收点法等吸收点法 当混合物的吸收曲线重迭时，如右下图所示，可利用双波长法来测定。当混合物的吸收曲线重迭时，如右下图所示，可利用双波长法来测定。具体做法：将具体做法：将 a 视为干扰组份，现要测视为干扰组份，现要测定定 b 组份。组份。（1）分别绘制各自的

51、吸收曲线）分别绘制各自的吸收曲线a, b；（2）画一平行于横轴的直线分别交于）画一平行于横轴的直线分别交于a组份曲线上两点，并与组份曲线上两点，并与b组分相交；组分相交；（3）以交于）以交于 a 上一点所对应的波长上一点所对应的波长 1 为参比波长，另一点对应的为测量波长为参比波长，另一点对应的为测量波长 2，并对混合液进行测量，得到：，并对混合液进行测量，得到：A1= Aa1+ Ab1+ As1 A2= Aa2+ Ab2+ As2若两波长处的背景吸收相同，即若两波长处的背景吸收相同，即As1 = As2 二式相减，得二式相减，得 A= A2 - A1= Aa2+ Ab2 -Aa1- Ab1由

52、于由于 a 组份在两波长处的吸光度相等，因此：组份在两波长处的吸光度相等，因此： Aa2= Aa1则则 A=( Ab2- Ab1)=( b2- b1)lcb从中可求出从中可求出cb。同理，可求出同理，可求出ca。4. 系数倍率法系数倍率法 情况同情况同3。但若其中一干扰组份。但若其中一干扰组份 b 在测量波长范围内无在测量波长范围内无吸收峰时，或者说没有等吸收点时可采用该法。吸收峰时，或者说没有等吸收点时可采用该法。具体做法：同前法可得到下式，具体做法：同前法可得到下式，A1=Aa1 + Ab1A2 =Aa2 + Ab2两式分别乘以常数两式分别乘以常数k1、k2并相减，得到，并相减，得到，S=

53、k2(Aa2 + Ab2)-k1(Aa1 + Ab1)=(k2 Ab2 -k1 Ab1)+(k2 Aa2 -k1 Aa1)调节信号放大器，使之满足调节信号放大器，使之满足k2/k1= Ab1 / Ab2 ，则，则S=(k2 Aa2 -k1 Aa1)=(k2 a2-k1 a1)lca因此，差示信号只与因此，差示信号只与 ca 有关，从而求出有关，从而求出 ca。同样可求出。同样可求出cb。5. 示差分光光度法示差分光光度法测量原理测量原理：当试样中组份的浓度过大时，则：当试样中组份的浓度过大时，则A值很大，会值很大，会产生读数误差。此时若以一浓度略小于试样组份浓度作参产生读数误差。此时若以一浓度

54、略小于试样组份浓度作参比，则有：比，则有： 具体做法：以浓度为具体做法：以浓度为cs的标准溶液调的标准溶液调T=100%或或A=0（调零（调零），所测得的试样吸光度实际就是上式中的），所测得的试样吸光度实际就是上式中的 A，然后求出，然后求出 c，则试样中该组份的浓度为，则试样中该组份的浓度为(cs+ c)。clcclAAA）lcA）lcAsxsxssxx)(浓度空白待测物浓度6. 导数光谱法导数光谱法（1）定义：将吸光度信号转化为对波长的导数信号的方法。导）定义：将吸光度信号转化为对波长的导数信号的方法。导数光谱是解决干扰物质与被测物光谱重叠，消除胶体等散射影响数光谱是解决干扰物质与被测物光

55、谱重叠，消除胶体等散射影响和背景吸收，提高光谱分辨率的一种数据处理技术。和背景吸收，提高光谱分辨率的一种数据处理技术。（2）原理：）原理： 已知已知 ， 对波长求一阶导数，得对波长求一阶导数，得控制仪器使控制仪器使I0在整个波长范围内保持恒定，即在整个波长范围内保持恒定，即dI0/d =0，则，则lceII0/)(0)(0lclclceIddeddIddIIlcddddI 可见，一阶导数信号与浓度成正比。可见，一阶导数信号与浓度成正比。 同样可得到二阶、三阶同样可得到二阶、三阶.n .n 阶导数信号亦与浓度成正比。阶导数信号亦与浓度成正比。 随导数阶数的增加，峰形越来越尖锐，随导数阶数的增加，

56、峰形越来越尖锐，因而导数光谱法分辨率高（右图）。因而导数光谱法分辨率高（右图）。 吸收峰数为：导数阶数吸收峰数为：导数阶数+1+1，即，即 n+1n+110ppm苯的乙醇液苯的乙醇液1ppm苯的乙醇液苯的乙醇液0ppm纯乙醇纯乙醇1ppm苯的乙醇溶液，苯的乙醇溶液，一阶导数光谱一阶导数光谱基本光谱基本光谱1ppm苯的乙醇溶液，苯的乙醇溶液，四阶导数光谱四阶导数光谱选选择择性性及及灵灵敏敏度度均均提提高高（苯的导数信号）（苯的导数信号）（3）导数峰高测量方法）导数峰高测量方法 测量方法有三，如下图：测量方法有三，如下图：v正切法：相邻峰正切法：相邻峰(极大或极小极大或极小)切线中点至相邻峰切线切

57、线中点至相邻峰切线(极小极小或极大或极大)的距离的距离d；v峰谷法：两相邻峰值峰谷法：两相邻峰值(极大或极小极大或极小)间的距离间的距离p1或或p2；v峰零法：极值峰至零线间的距离。峰零法：极值峰至零线间的距离。其它方面的应用其它方面的应用1. 相对分子质量的测定：相对分子质量的测定：A=b c ，c=m/M则则 M = mb/A m：样品重量：样品重量 ；M：相对分子质量：相对分子质量 在紫外、可见吸收光谱法中，只要化合物具有相在紫外、可见吸收光谱法中，只要化合物具有相同生色骨架，其吸收峰的同生色骨架，其吸收峰的max和和max 几乎相同。因此几乎相同。因此，只要求出与待测物有相同生色骨架的

58、已知化合物的，只要求出与待测物有相同生色骨架的已知化合物的值，就能求出欲测化合物的相对分子质量。值，就能求出欲测化合物的相对分子质量。2. 配合物组成和稳定常数测定配合物组成和稳定常数测定（1）摩尔比法）摩尔比法(饱和法饱和法)设配合物的显色反应为：设配合物的显色反应为：具体做法：固定具体做法：固定cM，增加，增加cR，并测定一系列，并测定一系列MRn的吸光度的吸光度A，以，以cR/cM比值对比值对A作图，得如图所示曲线。其中，曲线拐作图，得如图所示曲线。其中，曲线拐点处对应的值为配合比点处对应的值为配合比 n。 设设MRn 的电离度为的电离度为 ，则，则nMRnRM nnnnncAAAnnc

59、ccR1n)()AA-A-1KAA-A)()1 (MMRK（稳稳因为因为则则（2）等摩尔连续变化法）等摩尔连续变化法(Job法法)具体做法：保持具体做法：保持cR+cM=c 恒定，但改变恒定，但改变cM与与cR的相对比例，若以的相对比例，若以cM/c对吸对吸光度光度A作图，当达最大吸光度时作图，当达最大吸光度时cM/cR之比即为配位比。由两曲线外推的之比即为配位比。由两曲线外推的交点所对应的交点所对应的cM/c亦可得出配位比。若比值为亦可得出配位比。若比值为0.5，则配位比，则配位比n为为1:1；若；若比值为比值为0.33，则配位比，则配位比n为为1:2或者或者n=(1-cM/c)/(cM/c

60、) 设设cM/c=f，则，则 该法适于离解度小、配合比低的配合物组成测定。该法适于离解度小、配合比低的配合物组成测定。0 0.20.40.60.81.0AAAcM/cnnnnnnnnRnnMMRnc )f1)(MRfc(MRRMMRK，MRnc )f1(MRncRMRfcMRcM 稳稳因因此此3. 弱酸离解常数的测定弱酸离解常数的测定 设有一元弱酸设有一元弱酸HB，其离解反应如下：，其离解反应如下：若测出若测出B-和和HB，即可求出，即可求出Ka。 测定时，配制三份不同测定时，配制三份不同pH值的溶液。一份为强碱性，一份为值的溶液。一份为强碱性，一份为强酸性，分别在强酸性，分别在B-和和HB的