紫外可见吸光度法

紫外可见吸光度法第一页，共六十三页，2022年，8月28日第一节紫外-可见吸收光谱一、紫外-可见吸收光谱的产生二、紫外-可见吸收光谱的电子跃迁类型三、相关的基本概念四、吸收带类型和影响因素第二页，共六十三页，2022年，8月28日紫外-可见吸收光谱法

利用物质吸收紫外及可见区辐射引起分子中价电子跃迁，产生分子吸收光谱来进行分析的方法。该法广泛运用于无机物质、有机物质定性和定量分析。第三页，共六十三页，2022年，8月28日一、紫外-可见吸收光谱的产生1．分子吸收光谱的产生——由能级间的跃迁引起能级：电子能级、振动能级、转动能级跃迁：电子受激发，从低能级转移到高能级的过程若用一连续的电磁辐射照射样品分子，将照射前后的光强度变化转变为电信号并记录下来，就可得到光强度变化对波长的关系曲线，即为分子吸收光谱第四页，共六十三页，2022年，8月28日2．分子吸收光谱的分类：

分子内运动涉及三种跃迁能级，所需能量大小顺序3．紫外-可见吸收光谱的产生

由于分子吸收紫外-可见光区的电磁辐射，分子中价电子（或外层电子）的能级跃迁而产生（吸收能量=两个跃迁能级之差）第五页，共六十三页，2022年，8月28日二、紫外-可见吸收光谱的电子跃迁类型预备知识：价电子：σ电子→饱和的σ键

π电子不饱和的π键

n电子轨道：电子围绕原子或分子运动的几率轨道不同，电子所具有能量不同

基态与激发态：电子吸收能量，由基态→激发态c成键轨道与反键轨道：σ<π<n<π*<σ*第六页，共六十三页，2022年，8月28日图示第七页，共六十三页，2022年，8月28日电子跃迁类型：1.σ→σ*跃迁：饱和烃（甲烷，乙烷）E很高，λ<150nm（远紫外区）2.n→σ*跃迁：含杂原子饱和基团（—OH，—NH2）E较大，λ150~250nm（真空紫外区）3.π→π*跃迁：不饱和基团（—C＝C—，—C＝O）E较小，λ~200nm体系共轭，E更小，λ更大4.n→π*跃迁：含杂原子不饱和基团（—C≡N，C＝O）E最小，λ200~400nm（近紫外区）按能量大小：σ→σ*>

n→σ*>

π→π*>

n→π*第八页，共六十三页，2022年，8月28日图示第九页，共六十三页，2022年，8月28日续前注：紫外光谱电子跃迁类型：n—π*跃迁

π—π*跃迁饱和化合物无紫外吸收电子跃迁类型与分子结构及存在基团有密切联系根据分子结构→推测可能产生的电子跃迁类型；根据吸收谱带波长和电子跃迁类型→推测分子中可能存在的基团（分子结构鉴定）第十页，共六十三页，2022年，8月28日三、相关的基本概念1．吸收光谱（吸收曲线）：不同波长光对样品作用不同，吸收强度不同以λ~A作图next2．吸收光谱特征：定性依据

吸收峰→λmax

吸收谷→λmin

肩峰→λsh

末端吸收→饱和σ-σ跃迁产生第十一页，共六十三页，2022年，8月28日图示back第十二页，共六十三页，2022年，8月28日3．生色团（发色团）：能吸收紫外-可见光的基团有机化合物：具有不饱和键和未成对电子的基团具n电子和π电子的基团产生n→π*跃迁和π→π*跃迁跃迁E较低例：C＝C；C＝O；C＝N；—N＝N—4．助色团：本身无紫外吸收，但可以使生色团吸收峰加强同时使吸收峰长移的基团有机物：连有杂原子的饱和基团例：—OH，—OR，—NH—，—NR2—，—X注：当出现几个发色团共轭，则几个发色团所产生的吸收带将消失，代之出现新的共轭吸收带，其波长将比单个发色团的吸收波长长，强度也增强第十三页，共六十三页，2022年，8月28日5．红移和蓝移：由于化合物结构变化（共轭、引入助色团取代基）或采用不同溶剂后

吸收峰位置向长波方向的移动，叫红移（长移）吸收峰位置向短波方向移动，叫蓝移（紫移，短移）6．增色效应和减色效应

增色效应：吸收强度增强的效应减色效应：吸收强度减小的效应7．强带和弱带：

εmax>105→强带

εmin<103→弱带第十四页，共六十三页，2022年，8月28日四、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—ε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↑→红移第十五页，共六十三页，2022年，8月28日3．B带：由π→π*跃迁产生芳香族化合物的主要特征吸收带λmax=254nm，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）第十六页，共六十三页，2022年，8月28日图示第十七页，共六十三页，2022年，8月28日图示第十八页，共六十三页，2022年，8月28日图示第十九页，共六十三页，2022年，8月28日影响吸收带位置的因素：1．溶剂效应：对λmax影响：nextn-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next

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，影响吸收波长第二十页，共六十三页，2022年，8月28日图示back第二十一页，共六十三页，2022年，8月28日图示back第二十二页，共六十三页，2022年，8月28日溶剂对紫外吸收光谱的影响1.溶剂的极性对最大吸收波长的影响吸收带正己烷CH3ClCH3OHH2O波长位移→*λmax

/nm230238237243红移n→*λmax

/nm329315309305紫移一般来说,随着溶剂极性增大,

→*跃迁吸收峰红移,n→*跃迁吸收峰紫移。表3.4溶剂对亚异丙酮吸收带的影响第二十三页，共六十三页，2022年，8月28日溶剂的影响1：乙醚2：水12250300苯酰丙酮

非极性→极性n

→

*跃迁：兰移；；

→*跃迁：红移；；极性溶剂使精细结构消失；返回第二十四页，共六十三页，2022年，8月28日1.紫外可见光谱法的基本定量关系式

。2.紫外可见光度计的光源

和

。（北师大2001年）3.已知某化合物在己烷中的λmax为327nm，在水中的λmax为305nm，从溶剂效应分析，该吸收带是由

跃迁引起的。（武大2001年）4.用普通分光光度法测得标准溶液C1

的透光率为20%，某试液的透光率为14%。若以视差分光光度法测定，以C1为参比，则溶液的透光率应该为

。

（西南师大2003年）考研真题第二十五页，共六十三页，2022年，8月28日6.用连续变化法测定络合物的组成时，测得金属离子占总浓度的分数为0.33，则络合物的组成（M：R）为

。

（南开大学2002年）7.具有共轭体系的化合物，其紫外吸收光谱随共轭双键数目的增多，最大吸收波长_____移，且摩尔吸光系数_________。（福州大学2002年）8.已知有色络合物在一定波长下用2cm吸收池测定时其透光率T=0.60。若在相同条件下改用1cm吸收池测定，吸光度A为_______，用3cm吸收池测定，T为_____________。（厦门大学2002年）第二十六页，共六十三页，2022年，8月28日11．紫外光谱分析在近紫外区使用______吸收池，而不能使用______作吸收池，这是因为__________。（首都师范大学2000年）12.化合物CH2=CHOCH3，除有σ→σ*、n→σ*、σ→π*跃迁外，还有_____类型的跃迁。（首都师范大学2000年）第二十七页，共六十三页，2022年，8月28日13.朗伯-比尔定律的积分表达式为lgI0/I=εbc，在利用光度计进行实际测定中，I0是指透过

，I是指透过

。（郑州大学2002年）14.物质与电磁辐射相互作用后,产生紫外可见吸收光谱,这是由于()（郑州大学2002年）A.分子的振动B.分子的转动C.原子核外层电子跃迁D.原子核内层电子跃迁第二十八页，共六十三页，2022年，8月28日15.在异丙叉丙酮CH3COCH=C（CH3）2中，n→π*跃迁谱带在下述哪种溶剂中测定时，其最大吸收的波长最长（）

A.水B.甲醇C.正己烷D.氯16.在醇类化合物中，O—H伸缩振动频率随溶液浓度的增加向低波数方向移动的原因是（）

A溶液极性变大

B形成分子间氢键随之加强

C诱导效应随之变大

D易产生振动耦合第二十九页，共六十三页，2022年，8月28日17.在一些含有>C=O、—N=N等基团的分子中,由n—π*跃迁产生的吸收带称为()A.K吸收带B.E吸收带

C.B吸收带D.R吸收带（南开大学2001年）18.相同质量的A、B两种物质经相同的方式显色测量后，所得吸光度相等。已知其摩尔吸光系数εA﹥εB，则摩尔质量的关系是（）

A.M（A）﹥M（B）

B.M（A）﹤M（B）

C.M（A）=M（B）D.M（A）=0.5M（B）第三十页，共六十三页，2022年，8月28日21.光度分析中，在某浓度下以1.0cm吸收池测得透光率为T，若浓度增大一倍，透光率为：（）A.T2B.T/2C.2TD.T1/222.在紫外、可见光区有吸收的化合物是：（)（首都师范大学2002年）第三十一页，共六十三页，2022年，8月28日23.下列化合物中含有n-π*、π-π*、σ-σ*跃迁的化合物是（）A.一氯甲烷B.丙酮C.丁二烯D.二甲苯24.下述条件适合于摩尔比法测定络合物组成的是（）A.固定金属离子浓度B.显色剂浓度不变C.以[M]/(CR+CM)确定络合物组成D.以[R]/(CR+CM)确定络合物组成

25.紫外—可见分光光度法的应用包括（）（多选）A.结构的推测B.络合物研究C.酸、碱离解常数的测定D.元素的定性分析第三十二页，共六十三页，2022年，8月28日26.在醇类化合物中，O-H伸缩振动随溶液浓度的增加向低波数移动的原因是（）A.诱导效应B.溶液极性增大C.形成分子间氢键D.振动偶合28.有两种化合物（1）CH2=CHOCH3(2)CH2=CHCH2CH2OCH3下面五种说法中正确的是：()A.两者都有π–π*；B.两者都有n–π*；C.两者的π–π*吸光波长相同；D.化合物(1)的π–π*吸光波长比(2)的长；E.化合物(1)的π–π*吸光波长比(2)的短。第三十三页，共六十三页，2022年，8月28日29.丙酮在乙烷中的紫外吸λmax=279nm,εmax=14.8，该吸收峰是那种跃迁引起的？（）（多选）A.n→π*B.π→π*C.n→σ*D.σ→σ*

E.π→σ*（首都师范大学2001年）30.硫腙-四氯化碳萃取剂吸收黄色光，因此该萃取剂呈现的颜色为（）A.蓝B.绿C.紫D.黄第三十四页，共六十三页，2022年，8月28日31.在某波长处，用2.0cm的比色皿，测得Al3+-CAS的透光度为60%，若改用1.0cm的比色皿，则原试液的透光度应为（）A.0.11B.0.22C.0.66D.0.77

32.下列化合物中，哪一个最大吸收波长最大：（）

(A)(B)(C)(D)33.对于π→π*和n→π*跃迁类型由非极性溶剂至极性溶剂会发生什么变化？为什么？（北师大2002年）34.某化合物的紫外光谱有B吸收，还有λ=240nm,ε=1.34×104及λ=319nm,ε=50两个吸收带，此化合物中含有什么基团？有何种跃迁？（首都师范大学2001年）第三十五页，共六十三页，2022年，8月28日（首都师范大学2001年）35.如图所示，β-CD（环糊精）具有类似于桶状的外亲水、内疏水的分子穴(cavity)结构。其分子穴内部的极性大致与醇相似，如果某化合物分子由水相进入β-CD内部（这一过程称为包配作用），预测这一化合物的UV–Vis吸收光谱最大波长将可能发生什么变化？（郑州大学2002年）第三十六页，共六十三页，2022年，8月28日紫外—可见分光光度计的基本结构

单色器光源吸收池光电管R放大器显示装置第三十七页，共六十三页，2022年，8月28日紫外可见吸收光谱法的应用第三十八页，共六十三页，2022年，8月28日紫外可见吸收光谱法的应用不同的有机化合物具有不同的吸收光谱，可进行简单的定性分析，但吸收光谱较简单，只能用于鉴定共轭发色团，推断未知物骨架，可进行定量分析及测定配合物配位比和稳定常数一、定性分析：

(一）比较吸收光谱法根据化合物吸收光谱的形状、吸收峰的数目、强度、位置进行定性分析

待测样品相同条件样品谱

标准物质

标准谱第三十九页，共六十三页，2022年，8月28日（二）计算max的经验规律用经验规则计算不饱和有机化合物的max并与实测值进行比较，然后确认物质的结构。常用的规则是WoodWard（伍德瓦特）规则，可计算共轭多烯及α，β—不饱和醛酮化合物。第四十页，共六十三页，2022年，8月28日1.共轭多烯的λmax计算

链状共轭二烯单环共轭二烯异环共轭二烯同环共轭二烯

λmax217nm217nm214nm253nm骨架母体第四十一页，共六十三页，2022年，8月28日增加值：延伸一个共轭双键

+30nm

增加一个烷基或环基取代

+5nm

增加一个环外双键

+5nm助色团取代

：

-Cl或Br+5nm-OR烷氧基+6nm对连接在母体电子体系上的不同取代基以及其它结构因素加以修正第四十二页，共六十三页，2022年，8月28日注：

环外双键是指C=C双键直接与环相连，其中一个C在环上，C=,另一个C在环外。同环二烯与异环二烯同时共存时，按同环二烯计算。第四十三页，共六十三页，2022年，8月28日例1：基本值２１７nm两个烷基取代２×５＝１０nm计算值λmax

227nm实测值λmax

226nm第四十四页，共六十三页，2022年，8月28日例２：基本值：２17nm加一个环外双键＋５nm加四个烷基取代＋２０nm计算值λmax２４２nm实测值λmax２４３nm第四十五页，共六十三页，2022年，8月28日增加值同环共轭二烯+39nm

每增加一个共轭双键+30nm

每增加一个环外双键+5nm

共轭双键上增加烷基或环基取代

α位+10nm

β位+12nmγ位及以上+18nm第四十六页，共六十三页，2022年，8月28日例：环状：基本值215nm共轭双键+30nmγ位烷基取代+18nm

环外双键+5nm计算值λmax268nm

第四十七页，共六十三页，2022年，8月28日(三)纯度检查如果一化合物在紫外区没有吸收峰，而其杂质有较强吸收，就可方便的检出该化合物中的痕量杂质。例如要鉴定甲醇和乙醇中的杂质苯，可利用苯在254nm处的B吸收带，而甲醇或乙醇在此波长范围内几乎没有吸收。又如四氯化碳中有无二硫化碳杂质，只要观察在318nm处有无二硫化碳的吸收峰即可。

第四十八页，共六十三页，2022年，8月28日用紫外可见吸收光谱鉴定未知物的结构较困难，因谱图简单，吸收峰个数少，主要表现化合物的发色团和助色团的特征。利用紫外可见吸收光谱可确定有机化合物中不饱和基团，还可区分化合物的构型、构象、同分异构体二、结构分析第四十九页，共六十三页，2022年，8月28日

紫外—可见吸收光谱中有机物发色体系信息分析的一般规律是：⑴若在200～750nm波长范围内无吸收峰，则可能是直链烷烃、环烷烃、饱和脂肪族化合物或仅含一个双键的烯烃等。⑵若在270～350nm波长范围内有低强度吸收峰(ε＝10～100L·mol-1·cm-1),（n→π*

跃迁），则可能含有一个简单非共轭且含有n电子的生色团，如羰基。第五十页，共六十三页，2022年，8月28日

⑶若在2５0～300nm波长范围内有中等强度的吸收峰则可能含苯环，假设有精细结构的话，可能是苯环的特征吸收。

⑷若在210～250nm波长范围内有强吸收峰，则可能含有2个共轭双键；若在260～350nm波长范围内有强吸收峰，则说明该有机物含有3个或3个以上共轭双键。⑸若该有机物的吸收峰延伸至可见光区，则该有机物可能是长链共轭或稠环化合物。第五十一页，共六十三页，2022年，8月28日2.光谱解析注意事项

(1)确认max，并算出㏒ε，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；第五十二页，共六十三页，2022年，8月28日3.分子不饱和度的计算定义：不饱和度是指分子结构中达到饱和所缺一价元素的“对”数。如：乙烯变成饱和烷烃需要两个氢原子，不饱和度为1。

计算：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：

=（2+2n4+n3–n1

）/2

n4，n3，n1

分别为分子中四价，三价，一价元素数目。

作用：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。例：C9H8O2=（2+29

–8）/2=6第五十三页，共六十三页，2022年，8月28日4.解析示例

有一化合物C10H16由红外光谱证明有双键、六元环和异丙基存在，其紫外光谱max=231nm（ε9000），此化合物加氢只能吸收一分子H2，，确定其结构。解：①计算不饱和度=3；两个双键；共轭？加一分子氢②max=231nm，③可能的结构

④计算

max

max：232273268268

max=异环二烯+2×环残基+环外双键=217+2×5+5=232（231）第五十四页，共六十三页，2022年，8月28日立体结构和互变结构的确定顺式：λmax=280nm；εmax=10500反式：λmax=295.5nm；εmax=29000共平面产生最大共轭效应，εmax大互变异构：

酮式：λmax=204nm；无共轭

烯醇式：λmax=243nm第五十五页，共六十三页，2022年，8月28日三、定量分析

应用范围：无机化合物，测定主要在可见光区，大约可测定50多种元素有机化合物，主要在紫外区

1.单组分物质的定量分析测定条件：选择合适的分析波长（λmax）

A：

选择适当的参比溶液第五十六页，共六十三页，2022年，8月28日

（1）比较法：在一定条件下，配制标准溶液和样品溶液，在λmax下测A

标准溶液As=κCsL