光谱概论和紫外可见

第九章光谱分析法概论光学分析法电磁辐射与电磁波谱光学分析法的分类

光学分析法定义：利用光（电磁辐射）与物质相互作用进行分析的方法三个主要过程能源提供能量能量与被测物质相互作用产生被检测信号微粒性：能量E=h=hc/λ=hcσ

电磁辐射与电磁波谱电磁辐射：高速传播的光（量）子流（γ射线、X射线、紫外可见、红外、微波、无线电波）。波动性：波长（λ）：光波移动-周的距离，“nm”表征参数频率（ν）：每秒钟的波动次数，“HZ”

波数（σ）：每厘米长度中波的数目，“cm-1”

=c/λ，σ=1/λ=/c1m=100cm=106μm=109nm=1010AO电磁波谱：将电磁波按波长顺序排列的图表0.0003nm0.03nm300nm30m30cm30mγ射线X射线紫外可见红外微波无线电波辐射区段波长频率波数能量跃迁类型核反应内层电子外层电子分子振动分子转动磁场诱导核自旋能级跃迁电磁辐射与被测物质相互作用基于对光的吸收和发射

——涉及内能变化基于对光的透射、折射、衍射和旋光

——不涉及内能变化

光学分析法的分类电磁辐射不同与物质相互作用不同产生的现象不同可建立不同的光学分析法光谱法：吸收光谱法、发射光谱法、散射光谱法非光谱法：折射法、旋光法、浊度法、X射线衍射法原子光谱法：气态原子外层电子吸收电磁辐射产生能级跃迁分子光谱法：分子吸收电磁辐射产生能级跃迁吸收光谱法：原子吸收、分子吸收（紫外、红外、核磁等）发射光谱法：原子发射、分子发射（荧光、磷光等）分子运动形式及能量：

E总=E0+E平+E振+E转+E电子

特点：能量是不连续的，量子化特征△E=E2-E1=△E振+△E转+△E电子=

h=hc/λ△E不同——吸收光不同——光谱不同光学分析法的仪器光源单色器检测器记录装置第十章

紫外-可见分光光度法目的要求：掌握分光光度计的各部件及其作用和材质；了解紫外分光光度法的特点和应用；掌握基本概念——吸收光谱及其用途；掌握紫外分光光度法所涉及的电子跃迁类型和特点；了解吸收带的类型和影响因素；掌握紫外分光光度法定量依据（L-B定律）、方法（等吸收双波长法）及其计算。作业

P2103.

4.

10.11.紫外-可见分光光度法及其仪器紫外-可见分光光度计示意图吸收池检测器记录器光源单色器光源：氢灯、氘灯单色器：狭缝、色散元件（棱镜或光栅）、准直镜吸收池：石英吸收池检测器：光电倍增管、光二极管阵列检测器等记录器：电表指示、数字显示、荧光屏显示等实质：

优点：准确度高、灵敏度较高、

操作简便、应用广

用途：定量测定、定性鉴定、结构推断

紫外分光光度法实质、优点、用途

分子吸收光谱、电子光谱紫外分光光度法基本概念吸收光谱（A—λ曲线）特点：吸收峰、λmax、吸收谷、λmin、

肩峰、末端吸收用途：定性鉴定：即同一条件下，同一物质的A-λ曲线相同定量测定：选测定波长的依据与电子光谱有关的三种电子成键电子（σ

）

π键电子未成键的非键电子（n）H—C=O（甲醛）σπn¨H

电子跃迁类型及特点跃迁类型基团吸收峰波长强度ε有无uv吸收σ→σ*饱和烃(C-H、C-C)<150nm无n→σ*杂原子单键(-OH、-NH）～200nm150有末端吸收π→π*

不饱和（孤立双键)～200nm>104有n→π*杂原子双键(C=N)200～400nm10～30有生色团：有机化合物中可吸收紫外光的π→π*

或n→π*跃迁的基团，如C=O,C=C.助色团：含杂原子的饱和基团，如-OH,-OR，-Br.长移（红移）：吸收峰向长波方向移动的效应短移（蓝移）：吸收峰向短波方向移动的效应吸收带类型和影响因素1．R带：由含杂原子的不饱和基团的n→π*跃迁产生C＝O；C＝N；—N＝N—E小，λmax250~400nm，εmax<100溶剂极性↑，λmax↓→蓝移（短移）2．K带：由共轭双键的π→π*跃迁产生(—CH＝CH—)n，—CH＝C—CO—

λmax>200nm，εmax>104共轭体系增长，λmax↑→红移，εmax↑溶剂极性↑，对于—(—CH＝CH—)n—λmax不变对于—CH＝C—CO—λmax↑→红移续前3B带：由π→π*跃迁产生芳香族化合物的主要特征吸收带

λmax=256nm，宽带，具有精细结构；

εmax=200极性溶剂中，或苯环连有取代基，其精细结构消失4．E带：由苯环环形共轭系统的π→π*跃迁产生芳香族化合物的特征吸收带

E1180nmεmax>104

（常观察不到）E2200nmεmax=7000强吸收苯环有发色团取代且与苯环共轭时，E2带与K带合并一起红移（长移）图示back图示续前影响吸收带位置的因素：1．溶剂效应：对λmax影响：

n-π*跃迁：溶剂极性↑，λmax↓蓝移

π-π*跃迁：溶剂极性↑，λmax↑红移对吸收光谱精细结构影响

溶剂极性↑，苯环精细结构消失溶剂的选择——极性；纯度高；截止波长<λmax2．pH值的影响：影响物质存在型体，影响吸收波长图示图示紫外分光光度法定量方法及其计算A=-lgT=lgI0/I=Ecl

T=10-A=10-Ecl

式中：A—吸光度，T—透光率c—溶液浓度，l—液层厚度E—吸光系数原理：L－B定律续前讨论：1．Lamber-Beer定律的适用条件（前提）

a.入射光为单色光

b.溶液是稀溶液2．该定律适用于固体、液体和气体样品3．在同一波长下，各组分吸光度具有加和性应用：多组分测定吸光系数1．吸光系数的物理意义：单位浓度、单位厚度的吸光度讨论：

1）E=f（组分性质，温度，溶剂，λ）当组分性质、温度和溶剂一定，E=f（λ）；

2）不同物质在同一波长下E可能不同（选择性吸收）同一物质在不同波长下E大多不同；

3）E↑，物质对光吸收能力↑,定量测定灵敏度↑→定性、定量依据。续前2．吸光系数两种表示法：

1）摩尔吸光系数ε：在一定λ下，c=1mol/L，L=1cm时的吸光度

2）百分含量吸光系数/比吸光系数：在一定λ下，c=1g/100ml，L=1cm时的吸光度

3）两者关系续前3．吸光度测量的条件选择：1）测量波长的选择：最大吸收波长2）吸光度读数范围的选择：选A=0.2~0.73）参比溶液(空白溶液)的选择：注：采用空白对比消除因溶剂和容器的吸收、光的散射和界面反射等因素对透光率的干扰某化合物（M=323.15）2.00mg溶于100mL容量瓶中，L=1cm，在278nm测得T=24.3%，求、ε

解：=-lgT/CL=0.614/0.002×1=307

ε=（M/10）×E1cm1%

=323.15/10×307=9920一、定性分析定性鉴别的依据→吸收光谱的特征吸收光谱的形状吸收峰的数目吸收峰的位置（波长）吸收峰的强度相应的吸光系数定性分析与纯度检查续前1.对比吸收光谱的一致性同一测定条件下，与标准对照物谱图或标准谱图进行对照比较续前2.对比吸收光谱的特征值，续前3.对比吸光度或吸光系数的比值：例：续前二、纯度检查和杂质限量测定1．纯度检查（杂质检查）1）峰位不重叠：

找λ→使主成分无吸收，杂质有吸收→直接考察杂质含量2）峰位重叠：主成分杂质与纯品比较强吸收无吸收or弱吸收弱吸收强吸收E↓E↑续前2.杂质限量的测定：例：肾上腺素中微量杂质——肾上腺酮含量计算2mg/mL-0.05mol/L的HCL溶液，λ310nm下测定规定A310≤0.05即符合要求的杂质限量≤0.06%例：维生素B12水溶液在361nm处的=207，L=1cm，测得A=0.414，求：C=?

解：C=A/EL=0.414/207×1=0.002（g/100mL）=210-5g/mL

一、单组分样品定量方法定量方法吸光系数法标准曲线法对照法

定量依据:

A总=Aa+Ab+Ac+……

解法:

A1a+b=A1a+A1b=E1a·Ca+E1b·Cb

A2a+b=A2a+A2b=E2a·Ca+E2b·Cb二、多组分样品的定量方法等吸收双波长法例：消去b干扰，测a物质①绘制a、b绘物质的吸收光谱②选波长λ1、λ2(b等吸收，a的△A大)③测定：λ1A1a+b=A1a+A1b

λ2A2a+b=A2a+A2b④计算Ca=？A=A2-A1

=(A2a+A2b)-(A1a+A1b)=(A2a-A1a)+(A2b-A1b)=(E2a-E1a)CaL=KCa

计算公式：

测A消B△Aa=(Eλ2a–Eλ1a)Ca

测B消A△Ab=(Eλ2b–Eλ1b)Cb

选择波长原则：干扰组分在两波长的吸光度相等，