紫外-可见分光光度法

紫外-可见分光光度法1.紫外-可见吸收光谱的基本概念

2.基本原理3.紫外-可见分光光度计4.紫外-可见吸收光谱常规分析方法5.有机化合物分子结构研究简介6.应用与示例7.小结1.

紫外-可见吸收光谱的基本概念1.1

跃迁类型（1）σ→σ*跃迁，吸收峰在远紫外区。（2）π

→π

*跃迁，孤立的跃迁一般在200nm左右，强度大，共轭双键使吸收峰长移。（3）n→π

*跃迁，含杂原子不饱和基团，跃迁一般在近紫外区（200~400nm），吸收弱。（4）n→σ*跃迁，含N，O，S，卤素等，吸收在200nm左右。（5）电荷迁移跃迁，实质是内氧化还原过程。取代芳烃、无机络合物及水合无机离子等均可产生，强度大。（6）配位场跃迁，吸收小，一般位于可见光区。跃迁类型图分子中价电子能级及跃迁示意图跃迁类型示意图

1.2紫外-可见吸收光谱中的常用术语（1）吸收峰、最大吸收波长λmax（2）吸收谷、最小吸收波长λmin（3）肩峰（shoulderpeak）（4）末端吸收（endabsorption）：在短波端只有强吸收而没有峰形的部分。1.

紫外-可见吸收光谱的基本概念A（5）生色团（chromophore）（6）助色团（auxochrome）（7）红移（redshift），长移（bathochromicshift）（8）蓝（紫移）移（blueshift)，短移（hypsochromicshift）（9）增色效应，浓色效应（hyperchromiceffect）（10）减色效应，淡色效应（hypochromiceffect）（11）强带和弱带（strongbandandweakband）1.2紫外-可见吸收光谱中的常用术语1.

紫外-可见吸收光谱的基本概念吸收带(absorptionband)说明吸收峰在可见紫外光谱中的波带位置。（1）R带：n→π

*跃迁引起的吸收带。特点：吸收波长较长，弱吸收，在极性溶剂中吸收波长向短波方向移动。（2）K带：共轭系统中π

→π

*跃迁引起的吸收带。特点：强吸收如：丁二烯，CH2=CH-CH=CH2,λmax=218nm,ε=1041.3

吸收带及其与分子结构的关系（3）B带：适用于芳香族、杂环化合物。苯的精细结构：230～270nm,ε=200。（4）E带：E1~180nm;ε=47000E2~200nm;ε=7000

苯环中三个乙烯的环状共轭体系的跃迁所产生的吸收带苯环和助色团相连（-OH,-Cl），E2带长移至210nm；苯环和发色团相连，使E2和B带均长移,ε变大。（5）电荷转移引起的吸收带。（6）配位体场跃迁引起的吸收带。1.3

吸收带及其与分子结构的关系（1）位阻影响取代基处于共平面时会影响吸收带的位置及强度。（2）跨环效应（3）体系pH的影响物质在不同酸度的溶液中解离情况不同，产生不同的吸收光谱。1.4影响吸收带的因素（4）溶剂效应n→π

*溶剂极性增加，吸收峰短移π→π

*溶剂极性增加，吸收峰长移图溶剂极性对π

→π

*和n→π

*跃迁能量的影响溶剂的截止波长溶剂的使用截止波长2.1Lambert-Beer定律透光率(transmittance,T):2.

基本原理吸光度(absorbance,A):Beer定律：A-c；A=kcLambert定律：A-l；A=klLambert-Beer定律:A=-lgT=Ecl

或T=10-A=10-Ecl

其中：E-吸光系数c-吸光物质浓度l－样品池厚度式中，M-吸光物质的摩尔质量。例：氯霉素λ=278nm，2.00mg/100mL，l=1cm，M=323.15g/mol,T=24.3%,求A、及ε。解：（1）化学因素溶质离解，缔合与溶剂间的作用（随浓度改变）。图亚甲蓝阳离子水溶液的吸收光谱（a）亚甲蓝阳离子水溶液（6.36×10-6mol/L)（b）同上（1.27×10-4mol/L）（c）同上（5.97×10-4mol/L）2.2偏离Beer定律的因素例：Cr2O72-+H2O2H++2CrO42-解决：可控制溶液条件减免。（2）光学因素

1）非单色光波长宽度取决于单色器中的狭缝宽度和棱镜或光栅的分辨率。例：设被测对波长为λ1与λ2两种光的熄灯后系数为E1与E2。测定时，两种光各以强度为I01与I02同时入射试样。

图单色光的谱带宽s=λ2-λ12.2偏离Beer定律的因素则因故混合光透光率为:①只有当E1=E2,A=Ecl

②E1≠E2,A-C不是直线关系③E1<E2,A增大,正偏差④E1>E2,A减小,负偏差clclclclclcl2）杂散光（straylight）─与所需波长相隔较远的波长,

仪器制造与使用所造成的。3）散射光和反射光─使透光强度减弱。4）非平行光─倾斜光

通过吸收池的实际光程比垂直照射的平行光的光程长,使l增大而影响测量值。结论：Lambert-Beer定律成立的条件是：（1）单色光；（2）稀溶液透光率测量误差ΔT是测量中的随机误差，来自仪器的噪声。暗噪声（darknoise），与光信号无关；散粒噪声（signalshotnoise），随光信号变化。（3）透光率测量误差3.紫外-可见分光光度计图紫外可见分光光度计示意图752型紫外分光光度计使用动画动画3.1主要部件

（1）光源稳定、连续光谱、发光面积小、强度足够。紫外区可见区氢灯或氘灯钨灯或卤钨灯气体放电发光应先激发固体炽热发光配有专用电源装置供电电压要稳定3.紫外-可见分光光度计（2）单色器从连续光谱中按波长顺序色散,并从中分离出一定宽度的谱带。

色散元件—使不同波长的平行光有互不相同的投射方向(或偏转角度)。图单色器光路示意图3.紫外-可见分光光度计表棱镜色散与光栅色散的比较3.紫外-可见分光光度计（3）吸收池可见光区：光学玻璃比色皿（在UV区有吸收）。紫外光区：融融石英（SiO2）比色皿，也适用于可见光区。

（4）检测器一般常用光电效应检测器。另有重大革新如光电池、光电管、光电倍增管、光二极管阵列检测器信号处理与显示器。3.紫外-可见分光光度计3.2分光光度计的光学性能与类型（1）光学性能波长范围：195~820nm

波长准确度：误差≤±0.5nm

波长重复性：同波长变动值≤0.5nm

透光率测量范围：0~150%（T）分辨率：单色器分辨两条靠近的谱线的能力，260nmΔλ处为0.3nm

（2）几种光路类型单光束分光光度计双光束分光光度计二极管阵列检测分光光度计

（1）波长的校正常用的有486.13nm（F线），656.28nm（C线）稀土玻璃，某些元素的强谱线，苯蒸汽。（2）吸光度的校正铬酸钾、硫酸铜、硫酸钴铵的标准溶液。（3）吸收池的校正多波长下互换参比池样品池测吸收值差值小于1%。3.3

分光光度计的校正例：维生素B12A361/A278=1.70～1.88,A361/A550=3.15～3.45（3）对比吸收光谱的一致性4.1定性鉴别（1）对比吸收光谱特征数据λmax或ε与（2）吸光度（或吸光系数）的比值4.紫外-可见吸收光谱常规分析方法4.2纯度检查（1）杂质检查例：乙醇和环己烷中苯的检出（苯-杂质）。解：苯λ=256nm有吸收峰，而乙醇与环己烷无吸收。10ppm的苯（乙醇）能检出。（2）杂质的限量检查原理为物质对光选择吸收性质的差异。例：肾上腺素中肾上腺酮的限量检查。λmax310nm

220260300λ（nm）A图用紫外可见吸收光谱对肾上腺素中肾上腺酮的限量检查（1）吸光系数法例：B12:λmax=361nm，=207，L=1cm，A=0.4144.3单组分的定量分析方法clcclll例：B12注射液：25.0mg/1000mL，λ=361nm，A=0.507。解：lcccc配l测配lc标样标样测标标例：将2.481mg的某碱（BOH）的苦味酸（HA）盐溶于100mL的乙醇中，在1cm的吸收池中测得其在380nm处的吸收度是0.598，求该碱的分子量。已知其380nm处的摩尔吸光系数＝2.0×104，M苦味酸=229。X=619设碱的分子量为X，则：解：例：精密称取0.0500g样品，置250mL容量瓶中，加入0.02mol/LHCl溶解，稀释至刻度。准确吸取2mL，稀释至100mL。以0.02mol/LHCl为空白，在263nm处用1cm吸收池测得透光率为41.7%，其ε为12000，被测物摩尔质量为100.0，试计算样品的质量分数和263nm处的比吸收系数。解：（2）标准曲线法

A=kcyx*****残在相同条件下配制标准溶液与样品溶液在选定波长处测定标准溶液与样品溶液的A标与A样

A标=Ec标l；A样=Ec样l

同物质，同台仪器，同一波长：（3）标准对照法Ecl标Ec样lc样c标c样c标（4）多组份样品的定量方法原理：混合组分的吸收光谱有差异，具有吸光度加和性。混合物：A=A1+A2+A3+……+An

假设：吸光度具有良好的加和性

1）双波长法

测定波长参比波长

λ1：A1=ε1cl

λ2：A2=ε2cl

ΔA=A1-A2=(ε1-ε2)cl干扰组分的吸收谱至少需有一个吸收峰或谷。cl2）导数光谱法几何法基线法（正切法）峰谷法峰零法图高斯谱带的微分图导数光谱定量数据的测量4.5

光电比色法

显色反应（无色→有色物质）：络合；氧化；缩合反应等。（1）灵敏度高，可测到几μg/ml。（2）绝对误差小，相对误差比常量分析大（一般用于微量分析）。（3）具有一定的选择性，采用具有选择性的显色试剂和反应条件，可以不经分离提纯等步骤，直接从混合物中用比色法测定某种成分。（1）显色反应及其条件

1）显色反应应符合下列条件：①显色反应灵敏度要高（ε：103-105）②选择性要好（减免干扰因素）③要有高度的重现性（反应产物有足够的稳定性）④确定的化学计量关系2）反应条件的影响：①试剂与溶剂（显色剂）②pH值（有机显色剂是弱酸）③温度--适宜的温度④时间

3）反应条件的控制（2）测定方法5.1

有机化合物分子结构研究简介（1）饱和碳氢化合物

σ→σ*跃迁，在200～400nm没有吸收（2）含孤立助色团和生色团的饱和有机化合物

n→π

*，n→σ*，π

→