紫外可见吸收光谱

紫外可见吸收光谱第1页，共114页，2023年，2月20日，星期日溶液（有色溶液、透明溶液?）胶体：稀释到一定比例，散射可以忽略？固体：粉末、薄膜、块体、纤维及织物；透过率、反射率（镜面反射、漫反射）、吸收（吸光度）；纳米材料的小尺寸效应、纯度（掺杂、金属/半导体）2第2页，共114页，2023年，2月20日，星期日瑞士洛桑的SwissTechConventionCenter染敏太阳能电池模块，颜色？反射率？透过率？高效电池光学要求？3第3页，共114页，2023年，2月20日，星期日紫外光占3-5%，可见光45%，红外等50%。Eg=1240/onsetEg单位eV，onset单位nm4第4页，共114页，2023年，2月20日，星期日液体样品仓里面的样品槽放参比，外面的样品槽放待测样品积分球薄膜的透过率、粉末样品的漫反射吸收。北京普析通用tu-1901，PELambda35,PELambda950,日本岛津(Shimadzu)，美国瓦里安(Varian),PE(Perkin-Elmer)5第5页，共114页，2023年，2月20日，星期日Lambert-Beer定律吸收光度法的基本定律光度与厚度光度与浓度II0ls6第6页，共114页，2023年，2月20日，星期日太阳极紫外辐射防紫外、减反射、光学污染、防红外7第7页，共114页，2023年，2月20日，星期日紫外-可见吸收光谱概述紫外吸收光谱与分子结构的关系紫外可见近红外分光光度计紫外吸收光谱的应用8第8页，共114页，2023年，2月20日，星期日紫外-可见吸收光谱分子吸收光谱的形成1.过程：运动的分子外层电子--------吸收外来外来辐射------产生电子能级跃迁-----分子吸收谱。2.能级组成：除了电子能级(Electronenergylevel)外，分子吸收能量将伴随着分子的振动和转动，即同时将发生振动(Vibration)能级和转动(Rotation)能级的跃迁！据量子力学理论，分子的振-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E为各种形式能量变化的总和：其中Ee最大：1-20eV;Ev次之：0.05-1eV;Er最小：0.05eV

可见，电子能级间隔比振动能级和转动能级间隔大1~2个数量级，在发生电子能级跃迁时，伴有振-转能级的跃迁，形成所谓的带状光谱。9第9页，共114页，2023年，2月20日，星期日不同物质结构不同或者说其分子能级的能量(各种能级能量总和)或能量间隔各异，因此不同物质将选择性地吸收不同波长或能量的外来辐射，这是UV-Vis定性分析的基础。

定性分析具体做法是让不同波长的光通过待测物，经待测物吸收后，测量其对不同波长光的吸收程度(吸光度A)，以吸光度A为纵坐标，辐射波长为横坐标作图，得到该物质的吸收光谱或吸收曲线，据吸收曲线的特性(峰强度、位置及数目等)研究分子结构。10第10页，共114页，2023年，2月20日，星期日

研究物质在紫外、可见光区的分子吸收光谱的分析方法称为紫外-可见分光光度法。紫外—可见分光光度法是利用某些物质的分子吸收200800nm光谱区的辐射来进行分析测定的方法。这种分子吸收光谱产生于价电子和分子轨道上的电子在电子能级间的跃迁，广泛用于无机和有机物质的定性和定量测定。11第11页，共114页，2023年，2月20日，星期日

表3.1

物质颜色和吸收光的关系物质颜色吸收光颜色波长/nm黄绿紫400~450黄蓝450~480橙绿蓝480~490红蓝绿490~500红紫绿500~560紫黄绿560~580蓝黄580~610绿蓝橙610~650蓝绿红650~78012第12页，共114页，2023年，2月20日，星期日紫外可见吸收光谱示意图末端吸收最强峰肩峰峰谷次强峰maxmin

A13第13页，共114页，2023年，2月20日，星期日-胡罗卜素咖啡因阿斯匹林丙酮几种有机化合物的分子吸收光谱图。14第14页，共114页，2023年，2月20日，星期日第二节紫外—可见吸收光谱一、有机化合物的紫外－可见吸收光谱（一）电子跃迁类型紫外可见吸收光谱是由分子中价电子能级跃迁产生的——这种吸收光谱取决于价电子的性质。（1）电子类型形成单键的电子C-HC-C

形成双键的电子C=CC=O

未成对的孤对电子n电子C=OCOHnpsH15第15页，共114页，2023年，2月20日，星期日酸性红的紫外可见吸收光谱16第16页，共114页，2023年，2月20日，星期日亚甲基蓝的紫外可见吸收光谱17第17页，共114页，2023年，2月20日，星期日有机分子能级跃迁可能的跃迁类型有机分子包括:成键轨道

、；反键轨道

*、*非键轨道

n

CHHOoooo==o=n18第18页，共114页，2023年，2月20日，星期日分子轨道有σ、σ*、π、π*、n能量高低σ＜π＜n＜π*＜σ*

能量n→π*跃迁nσσ→σ*n→σ*π→π*σ*π*π19第19页，共114页，2023年，2月20日，星期日

其中σ-σ*

跃迁所需能量最大，n-π*及配位场跃迁所需能量最小，因此，它们的吸收带分别落在远紫外和可见光区。有机化合物的紫外—可见吸收光谱

（一）电子跃迁类型

l、σ-σ*

跃迁它需要的能量较高，一般发生在真空紫外光区。在200nm左右，其特征是摩尔吸光系数大，一般max104，为强吸收带。饱和烃中的—C—C—键属于这类跃迁，如乙烯（蒸气）的最大吸收波长max为162nm。20第20页，共114页，2023年，2月20日，星期日反键*轨道N非键轨道成键轨道E反键*轨道**n成键轨道n→*n→*→*→*图3.2分子的电子能级和跃迁21第21页，共114页，2023年，2月20日，星期日2、n-σ*跃迁实现这类跃迁所需要的能量较高，其吸收光谱落于远紫外光区和近紫外光区含有孤对电子的分子，如H2O(167nm)；CH3OH(184nm)；CH3Cl(173nm);CH3I(258nm)；(CH3)2S(229nm)；(CH3)2O(184nm)CH3NH2(215nm)；(CH3)3N(227nm)，可见，大多数波长仍小于200nm，处于近紫外区。22第22页，共114页，2023年，2月20日，星期日（3）π→π*跃迁π电子跃迁到反键π*轨道所产生的跃迁，这类跃迁所需能量比σ→σ*跃迁小，若无共轭，与n→σ*跃迁差不多。200nm左右吸收强度大，在104~105范围内，强吸收若有共轭体系，波长向长波方向移动，相当于200~700nm含不饱和键的化合物发生π→π*跃迁

C=O,C=C,C≡C

23第23页，共114页，2023年，2月20日，星期日(4)n→π*跃迁n电子跃迁到反键π*轨道所产生的跃迁，这类跃迁所需能量较小，吸收峰在200~400nm左右吸收强度小，＜102，弱吸收含杂原子的双键不饱和有机化合物

C=SO=N--N=N-例：丙酮λmax=280nm

n→π*跃迁比π→π*跃迁所需能量小,吸收波长长24第24页，共114页，2023年，2月20日，星期日常用的是π→π*跃迁和n→π*，这两种跃迁都需要分子中有不饱和基团提供π轨道。n→π*跃迁与π→π*跃迁的比较如下：π→π*n→π*吸收峰波长与组成双键的有关原子种类基本无关吸收强度强吸收104~105

弱吸收

＜102

极性溶剂向长波方向移动向短波方向移动25第25页，共114页，2023年，2月20日，星期日常用术语生色团实例溶剂max/nmmax跃迁类型烯C6H13CH=CH2正庚烷17713000→*炔C5H11C≡CCH3正庚烷17810000→*羰基CH3COCH3异辛烷27913n→*CH3COH异辛烷29017n→*羧基CH3COOH乙醇20441n→*酰胺CH3CONH2水21460n→*偶氮基CH3N=NCH3乙醇3395n→*硝基CH3NO2异辛烷28022n→*亚硝基C4H9NO乙醚300100n→*硝酸酯C2H5ONO2二氧六环27012n→*1、生色团从广义来说，所谓生色团，是指分子中可以吸收光子而产生电子跃迁的原子基团。表3.2一些常见生色团的吸收特性26第26页，共114页，2023年，2月20日，星期日

3、红移和紫移在有机化合物中，常常因取代基的变更或溶剂的改变，使其吸收带的最大吸收波长入max发生移动。向长波方向移动称为红移，向短波方向移动称为蓝移（紫移）。2、助色团助色团是指带有非键电子对的基团，如一OH、—OR、—NHR、一SH、一Cl、一Br、一I等，它们本身不能吸收大于200nm的光，但是当它们与生色团相连时，会使生色团的吸收峰向长波方向移动，并且增加其吸收强度。27第27页，共114页，2023年，2月20日，星期日1）共轭体系的存在----红移

如CH2=CH2的-*跃迁，max=165~200nm；而1,3-丁二烯，max=217nm2）异构现象：使异构物光谱出现差异。

如CH3CHO含水化合物有两种可能的结构：CH3CHO-H2O及CH3CH(OH)2;已烷中，max=290nm，表明有醛基存在，结构为前者；而在水溶液中，此峰消失，结构为后者。3）空间异构效应---红移

如CH3I(258nm),CH2I2(289nm),CHI3(349nm)4）取代基：红移或蓝移。

取代基为含孤对电子，如-NH2、-OH、-Cl，可使分子红移；取代基为斥电子基，如-R，-OCOR，则使分子蓝移。苯环或烯烃上的H被各种取代基取代，多产生红移。28第28页，共114页，2023年，2月20日，星期日5）pH值：红移或蓝移苯酚在酸性或中性水溶液中，有210.5nm及270nm两个吸收带；而在碱性溶液中，则分别红移到235nm和287nm（p-共轭）.6）溶剂效应：红移或蓝移

由n-*跃迁产生的吸收峰，随溶剂极性增加，形成H键的能力增加，发生蓝移；由-*跃迁产生的吸收峰，随溶剂极性增加，激发态比基态能量有更多的下降，发生红移。随溶剂极性增加，吸收光谱变得平滑，精细结构消失。29第29页，共114页，2023年，2月20日，星期日表3.3助色团在饱和化合物中的吸收峰助色团化合物溶剂max/m

max/(L.mol-1.cm-1)

--CH4,C2H6气态150,165___---OHCH3OH正己烷177200---OHC2H5OH正己烷186___---ORC2H5OC2H5气态1901000---NH2CH3NH2--173213---NHRC2H5NHC2H5正己烷1952800---SHCH3SH乙醇1951400---SRCH3SCH3乙醇210,2291020,140---ClCH3Cl正己烷173200---BrCH3CH2CH2Br正己烷208300---ICH3I正己烷25940030第30页，共114页，2023年，2月20日，星期日吸收带—吸收峰在吸收光谱上的波带位置（1）R吸收带：n→π*跃迁特点：a跃迁所需能量较小，吸收峰位于200~400nmb吸收强度弱，

＜102（2）K吸收带：共轭双键中π→π*跃迁特点：a跃迁所需能量较R带大，吸收峰位于210~280nmb吸收强度强，

104随着共轭体系的增长，K吸收带长移，210~700nm

增大。31第31页，共114页，2023年，2月20日，星期日

例：λmax

1-己烯1771041.5-己二烯1782×104

1.3-己二烯2172.1×104

1.3.5-己三烯2584.3×104

K吸收带是共轭分子的特征吸收带，可用于判断共轭结构——应用最多的吸收带32第32页，共114页，2023年，2月20日，星期日B吸收带：有苯环必有B吸收带

230～270nm之间有一系列吸收峰，中吸收，芳香族化合物的特征吸收峰苯环上有取代基并与苯环共轭，精细结构消失33第33页，共114页，2023年，2月20日，星期日pH值对苯酚吸收光谱的影响.苯酚(a),对苯醌(b)和对苯酚(c)的吸收光谱.34第34页，共114页，2023年，2月20日，星期日E吸收带：π→π*跃迁

E1=185nm强吸收

>104E2=204nm较强吸收

>10335第35页，共114页，2023年，2月20日，星期日

图苯在乙醇中的紫外吸收光谱苯在λ＝185nm和204nm处有两个强吸收带，分别称为E1和E2吸收带，是由苯环结构中三个乙烯的环状共轭体系的跃迁产生的，是芳香族化合物的特征吸收。在230～270nm处有较弱的一系列吸收带，称为精细结构吸收带，亦称为B吸收带。B吸收带的精细结构常用来辨认芳香族化合物。

精细结构：36第36页，共114页，2023年，2月20日，星期日小结：

R带n→π*弱吸收K带π→π*强吸收共轭B带π→π*中吸收E带π→π*强吸收苯环37第37页，共114页，2023年，2月20日，星期日3.有机化合物的紫外可见光谱

饱和烃及其衍生物：——饱和烃只有电子，产生σ→σ*跃迁，所需能量高

，不产生紫外可见吸收，在远紫外区——饱和烃衍生物，可产生n→σ*跃迁，能量低于σ→σ*跃迁不饱和烃及其共轭烯烃

——孤立双键的化合物双键和含杂原子的双键化合物产生π→π*、n→π*、n→σ*

——共轭双键的化合物使π→π*所需能量降低，吸收峰长移，吸收强度增强。38第38页，共114页，2023年，2月20日，星期日——羰基化合物——羰基化合物含有C=O,可产生n→σ*、n→π*、π→π*跃迁。——醛酮的n→π*吸收带在270~300nm附近，强度低，

10~20,当醛酮的羰基与双键共轭时，形成了，—不饱和醛酮，产生共轭，n→π*、π→π*跃迁的波长长移——羧酸羰基与双键共轭时，产生n→π*、π→π*跃迁的波长长移

共轭使π*轨道能量降低。39第39页，共114页，2023年，2月20日，星期日芳香族化合物——E带和B带是芳香族化合物的特征吸收带，π→π*跃迁——当苯环上有羟基、氨基等取代基时,吸收峰红移,吸收强度增大。像羟基、氨基等一些助色团，至少有一对非键n电子，这样才能与苯环上的电子相互作用，产生助色作用。——取代基不同，变化程度不同，可由此鉴定各种取代基例：λmaxB带λmaxE2

苯254204甲苯262208

苯酚271213苯甲酸27223040第40页，共114页，2023年，2月20日，星期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41第41页，共114页，2023年，2月20日，星期日2.对光谱精细结构和吸收强度的影响随着溶剂极性的增大,分子振动受到限制,精细结构就会逐渐消失,合并为一条宽而低的吸收带。幻灯片37在选择测定电子吸收光谱曲线的溶剂时，应注意如下几点：（1）尽量选用低极性溶剂；（2）能很好地溶解被测物，并且形成的溶液具有良好的化学和光化学稳定性；（3）溶剂在样品的吸收光谱区无明显吸收。下表列出紫外、可见吸收光谱中常用的溶剂，以供选择时参考。3842第42页，共114页，2023年，2月20日，星期日溶剂的影响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43第43页，共114页，2023年，2月20日，星期日表3.5常用紫外—可见测定的溶剂溶剂使用波长范围/nm溶剂使用波长范围/nm水>210甘油>230乙醇>210氯仿>245甲醇>210四氯化碳>265异丙醇>210乙酸甲酯>260正丁醇>210乙酸乙酯>26096%硫酸>210乙酸正丁酯>260乙醚>220苯>280二氧六环>230甲苯>285二氯甲烷>235吡啶>303己烷>200丙酮>330环己烷>200二硫化碳>37544第44页，共114页，2023年，2月20日，星期日（二）无机化合物的吸收光谱1.d—d配位场跃迁——按晶体场理论，金属离子与水或其它配体生成配合物时，原来能量相同的d轨道会分裂成几组能量不等的d轨道，d轨道之间的能量差称为分裂能，配合物吸收辐射能，发生d—d跃迁，吸收光的波长取决于分裂能的大小——配位体的配位场越强，d轨道的分裂能就越大，吸收峰波长就越短。45第45页，共114页，2023年，2月20日，星期日例：H2O的配位场强度＜NH3的配位场强度[Cu(H2O)4]2+吸收峰在794nm浅蓝色[Cu(NH3)4]2+吸收峰在663nm深蓝色——一些配位体配位场强度顺序I-

Br-

Cl-F-OH-C2O42-=H2OSCN-吡啶=NH3乙二胺联吡啶邻二氮菲NO2-CN-d—d跃迁跃迁概率较小,很小，一般只有0.1~100L.mol-1，定量分析价值不大,可用于配合物的结构研究46第46页，共114页，2023年，2月20日，星期日2.电荷迁移吸收光谱电荷转移跃迁：辐射下，分子中原定域在金属M轨道上的电荷转移到配位体L的轨道，或按相反方向转移，所产生的吸收光谱称为荷移光谱。Mn+—Lb-M(n-1)+—L(b-1)-h[Fe3+CNS-]2+h[Fe2+CNS]2+电子给予体电子接受体分子内氧化还原反应；>104Fe2+与邻菲罗啉配合物的紫外吸收光谱属于此。47第47页，共114页，2023年，2月20日，星期日无机化合物半导体吸收带边界一般没有吸收峰能带（HOMO-----LUMO）(HighestOccupiedMolecularOrbit,LowestUnoccupiedMolecularOrbit)48第48页，共114页，2023年，2月20日，星期日49第49页，共114页，2023年，2月20日，星期日LUMOHOMOEg50第50页，共114页，2023年，2月20日，星期日(三)金属离子影响下的配位体

→*跃迁

吸收光度法所使用的显色剂绝大多数都含有生色团及助色团,其本身为有色化合物.当与金属离子配位时,作为配位体的显色剂,其共轭结构发生了变化,导致其吸收光谱蓝移或红移。51第51页，共114页，2023年，2月20日，星期日第四节紫外可见近红外分光光度计一、组成部件

紫外-可见分光光度计的基本结构是由五个部分组成：即光源、单色器、吸收池、检测器和信号指示系统。图

紫外分光光度计52第52页，共114页，2023年，2月20日，星期日（一）光源

对光源的基本要求是应在仪器操作所需的光谱区域内能够发射连续辐射、有足够的辐射强度和良好的稳定性，而且辐射能量随波长的变化应尽可能小。分光光度计中常用的光源有热辐射光源和气体放电光源两类。热辐射光源用于可见光区，如钨丝灯和卤钨灯；气体放电光源用于紫外光区，如氢灯和氘灯。钨灯和碘钨灯可使用的范围在340~2500nm。这类光源的辐射能量与施加的外加电压有关，在可见光区，辐射的能量与工作电压4次方成正比。光电流与灯丝电压的n次方（n1）成正比。因此必须严格控制灯丝电压，仪器必须配有稳压装置。53第53页，共114页，2023年，2月20日，星期日

在近紫外区测定时常用氢灯和氘灯。它们可在160~375nm范围内产生连续光源。氘灯的灯管内充有氢的同位素氘，它是紫外光区应用最广泛的一种光源，其光谱分布与氢灯类似，但光强度比相同功率的氢灯要大3~5倍。（二）单色器单色器是能从光源辐射的复合光中分出单色光的光学装置，其主要功能：产生光谱纯度高的波长且波长在紫外可见区域内任意可调。单色器一般由入射狭缝、准光器（透镜或凹面反射镜使入射光成平行光）、色散元件、聚焦元件和出射狭缝等几部分组成。其核心部分是色散元件，起分光的作用。单色器的性能直接影响入射光的单色性，从而也影响到测定的灵敏度、选择性及校准曲线的线性关系等。能起分光作用的色散元件主要是棱镜和光栅。54第54页，共114页，2023年，2月20日，星期日

棱镜有玻璃和石英两种材料。它们的色散原理是依据不同的波长光通过棱镜时有不同的折射率而将不同波长的光分开。由于玻璃可吸收紫外光，所以玻璃棱镜只能用于350~3200nm的波长范围，即只能用于可见光域内。石英棱镜可使用的波长范围较宽，可从185~4000nm，即可用于紫外、可见和近红外三个光域。光栅是利用光的衍射与干涉作用制成的，它可用于紫外、可见及红外光域，而且在整个波长区具有良好的、几乎均匀一致的分辨能力。它具有色散波长范围宽、分辨本领高、成本低、便于保存和易于制备等优点。缺点是各级光谱会重叠而产生干扰。

55第55页，共114页，2023年，2月20日，星期日入射、出射狭缝，透镜及准光镜等光学元件中狭缝在决定单色器性能上起重要作用。狭缝的大小直接影响单色光纯度，但过小的狭缝又会减弱光强。（三）吸收池吸收池用于盛放分析试样，一般有石英和玻璃材料两种。石英池适用于可见光区及紫外光区，玻璃吸收池只能用于可见光区。为减少光的损失，吸收池的光学面必须完全垂直于光束方向。在高精度的分析测定中（紫外区尤其重要），吸收池要挑选配对。因为吸收池材料的本身吸光特征以及吸收池的光程长度的精度等对分析结果都有影响。56第56页，共114页，2023年，2月20日，星期日57第57页，共114页，2023年，2月20日，星期日（四）检测器检测器的功能是检测信号、测量单色光透过溶液后光强度变化的一种装置。常用的检测器有光电池、光电管和光电倍增管等。

硒光电池对光的敏感范围为300~800nm，其中又以500~600nm最为灵敏。这种光电池的特点是能产生可直接推动微安表或检流计的光电流，但由于容易出现疲劳效应而只能用于低档的分光光度计中。

光电管在紫外-可见分光光度计上应用较为广泛。

光电倍增管是检测微弱光最常用的光电元件，它的灵敏度比一般的光电管要高200倍，因此可使用较窄的单色器狭缝，从而对光谱的精细结构有较好的分辨能力。58第58页，共114页，2023年，2月20日，星期日（五）信号指示系统它的作用是放大信号并以适当方式指示或记录下来。常用的信号指示装置有直读检流计、电位调节指零装置以及数字显示或自动记录装置等。很多型号的分光光度计装配有微处理机，一方面可对分光光度计进行操作控制，另一方面可进行数据处理。59第59页，共114页，2023年，2月20日，星期日二、紫外-可见分光光度计的类型紫外-可见分光光度计的类型很多，但可归纳为三种类型，即单光束分光光度计、双光束分光光度计和双波长分光光度计。1，单光束分光光度计经单色器分光后的一束平行光，轮流通过参比溶液和样品溶液，以进行吸光度的测定。这种简易型分光光度计结构简单，操作方便，维修容易，适用于常规分析。60第60页，共114页，2023年，2月20日，星期日单波长单光束分光光度计0.575光源单色器吸收池检测器显示61第61页，共114页，2023年，2月20日，星期日单光束光路示意图62第62页，共114页，2023年，2月20日，星期日2，双光束分光光度计经单色器分光后经反射镜分解为强度相等的两束光，一束通过参比池，一束通过样品池。光度计能自动比较两束光的强度，此比值即为试样的透射比，经对数变换将它转换成吸光度并作为波长的函数记录下来。双光束分光光度计一般都能自动记录吸收光谱曲线。由于两束光同时分别通过参比池和样品池，还能自动消除光源强度变化所引起的误差。63第63页，共114页，2023年，2月20日，星期日单波长双光束分光光度计参比池差值ΔA光源单色器吸收池检测器显示光束分裂器64第64页，共114页，2023年，2月20日，星期日3，双波长分光光度计由同一光源发出的光被分成两束，分别经过两个单色器，得到两束不同波长（1和2）的单色光，利用切光器使两束光以一定的频率交替照射同一吸收池65第65页，共114页，2023年，2月20日，星期日1为选好的测定波长，一般为待测物质的max2为选好的参比波长，一般为待测物质的min测得的是样品在两种波长1和2处的吸光度之差A，A为扣除了背景吸收的吸光度A=A1-A2=（K1-K2）CL优点：（1）大大提高了测定准确度，可完全扣除背景（2）可用于微量组分的测定（3）可用于混浊液和多组分混合物的定量测定66第66页，共114页，2023年，2月20日，星期日光闸单色器斩波器参比光电倍增管图

单光束分光光度计原理图光电倍增管斩波器光闸试样单色器图双光束分光光度计原理图67第67页，共114页，2023年，2月20日，星期日68第68页，共114页，2023年，2月20日，星期日69第69页，共114页，2023年，2月20日，星期日4分区切光器4扇区切光器CSSC*(*ChopperSegmentSignalCorrection)保证了波长精度达到+/-0.08nm,同时保证了在读取数据的瞬时光栅的稳定性70第70页，共114页，2023年，2月20日，星期日§3-4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71第71页，共114页，2023年，2月20日，星期日（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。72第72页，共114页，2023年，2月20日，星期日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73第73页，共114页，2023年，2月20日，星期日增加值：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74第74页，共114页，2023年，2月20日，星期日注：

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。75第75页，共114页，2023年，2月20日，星期日(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。

76第76页，共114页，2023年，2月20日，星期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77第77页，共114页，2023年，2月20日，星期日

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。78第78页，共114页，2023年，2月20日，星期日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。79第79页，共114页，2023年，2月20日，星期日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；80第80页，共114页，2023年，2月20日，星期日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=681第81页，共114页，2023年，2月20日，星期日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）82第82页，共114页，2023年，2月20日，星期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=243nm83第83页，共114页，2023年，2月20日，星期日三、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：0.2-0.8

选择适当的参比溶液84第84页，共114页，2023年，2月20日，星期日

（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

被测溶液Ax=κCxLCx=CsAx/As

注意：

Cs与Cx大致相当85第85页，共114页，2023年，2月20日，星期日（2）标准曲线法12345样品标液C1C2C3C4C5CXAA1A2A3A4A5AXAλCXAX86第86页，共114页，2023年，2月20日，星期日催化动力学光度法所谓动力学分析法是指通过测量反应速率来进行定量分析的方法。催化反应速率在一定范围内与催化剂浓度成比例关系，因而以光度法或其它方法检测催化反应速率就可以实现对催化剂浓度的测定。D+E====F+G催化剂在催化动力学光度法分析中，既可以催化显色反应作指示反应，又可以催化褪色反应作指示反应，对于反应：87第87页，共114页，2023年，2月20日，星期日（1）为最常用的以显色反应为指示反应的催化光度法基本关系式.

若产物F为有色化合物，通过检测反应过程中F组分的吸光度以确定反应速率，当反应物E、D大量过量，在检测过程中浓度变化可以忽略的情况下cDcE与Ka合并为Kb

，上式可简化为t时刻F组分的吸光度，由朗伯—比尔定律得：A=kb(cF)t=Kc催t88第88页，共114页，2023年，2月20日，星期日

若反应物D为有色化合物，通过检测反应过程中D组分的吸光度以确定反应速度，当E组分大量过量时，

cE

可视为常数，与Kc合并为Kd则以D组分在0时刻的吸光度A0和t时刻的吸光度A来表示(2)最常用的以褪色反应为指示反应的催化光度法基本关系式。lg=Kc催tAAO89第89页，共114页，2023年，2月20日，星期日

常用的催化动力学光度法、固定时间法和斜率法,其中固定时间法最为简单。

从以上公式可知：当t固定不变时，A（显色法）或lg(A0/A）（褪色法）与催化剂浓度成正比，因此可依据此原理制作标准曲线进行分析。催化动力学光度法具有极高的测定灵敏度，检出限一般为10-10～10-8g·ml-1,有时可低至10-12g·ml-1

。但影响该法测定准确度的因素较多，操作要求严格，测量精度较差。90第90页，共114页，2023年，2月20日，星期日溶液样品的测定定量测定时需要做5个点的标准曲线，定量稀释，浓度已知，看A与浓度的线性关系；注意A值在0.1到2的范围，对不少仪器来说A后，测定值不准，A=2,T=1.0%?全波长扫描方式值得推荐。（比定波长信息更多）液体稳定性如何？（光稳定、空气稳定）下限在200nm.91第91页，共114页，2023年，2月20日，星期日Y.Zhi,etal.Langmuir,2010,26(19),15546-15553.酸性红肖俊松等，食品科学，2010，31(22),343-348.92第92页，共114页，2023年，2月20日，星期日M.Matsui,etal,Tetrahedron,2010,66,7405-7410.93第93页，共114页，2023年，2月20日，星期日胶体（溶胶）样品的测定胶体的稳定性，尤其是稀释后的稳定性；胶粒对可见光的散射；消光（包括吸收、散射、漫反射等对光强度造成的损失）稀释条件下，胶粒尺寸小于光波长的1/20，瑞利散射可忽略。与溶液光谱是不同的，多数情况下有散射引起的非本征吸收。94第94页，共114页，2023年，2月20日，星期日二氧化硅在紫外区也是透明的,为何其胶体在紫外区有吸收?95第95页，共114页，2023年，2月20日，星期日S.Li,etal.,Eur.J.Inorg.Chem.,2009,4078-4084.96第96页，共114页，2023年，2月20日，星期日XiaogangPengSynthesisKingCdSe,CdS等量子点不做TEM和HRTEM,依靠吸收光谱中尺寸效应的规律来判断晶粒尺寸大小。97第97页，共114页，2023年，2月20日，星期日Eg=1240/onsetEg=bandgap,eVZ.A.Pang,X.G.Peng,J.Am.Chem.Soc.,2002,124,3343-3353.98第98页，共114页，2023年，2月20日，星期日L.H.Qu,X.G.Peng,J.Am.Chem.Soc.,2002,124,2049-2055.99第99页，共114页，2023年，2月20日，星期日B.A.Kairdolf,etal.J.Am.Chem.Soc.,2008,130,12866–12867.Core-shellCdTe/CdSe量子点100第100页，共114页，2023年，2月20日，星期日薄膜样品的测定（透过率、吸收、漫反射、全反射）样品夹位于积分球的前窗，可测透过率或者吸收（假定无漫反射、反射）；漫反射：样品放在积分球的后窗口，将漫反射的光收集在积分球中来测定；全反射类似于漫反射，但最好配专用附件。101第101页，共114页，2023年，2月20日，星期日减反射膜(增透膜)的透过率曲线多层ZnO/TiO2膜的吸光度变化。对基材有什么要求？102第102页，共114页，2023年，2月20日，星期日固体粉末样品的测定压片，用专用样品槽；样品的数量，能装满槽最好，1g以上？一定要压实，否则垂直放置时容易洒落。液体稳定性如何？（光稳定、空气稳定103第103页，共114页，2023年，2月20日，星期日证明复合物质中有氧化锌，复合物中氧化锌的晶粒尺寸更小。FMMO：片状镁铝复合氧化物Flakedmixedmetaloxide，FMMO104第104页，共114页，2023年，2月20日，星期日二氧化钛的吸收光谱上：锐钛矿相，右：金红石相，晶粒尺寸减小后吸收带边界明显的蓝移Q.H.Zhang,etal.,Appl.Catal.B,2000,26,207-215.105第105页，共114页，202