紫外可见分析法

关于紫外可见分析法第1页，课件共77页，创作于2023年2月2概述紫外-可见分光光度法：根据物质分子对200-800nm波长范围的光选择性吸收的特性，建立起来的定性、定量分析方法。分子吸收紫外可见光发生电子能级跃迁；产生紫外可见吸收光谱分子结构中有产生紫外可见吸收的能级跃迁类型-分子才能吸收紫外可见光。特点：灵敏度可达10-4-10-6g/ml准确度0.2%-0.5%可用于结构鉴定、定性和定量分析第2页，课件共77页，创作于2023年2月3

紫外可见光谱是由分子中价电子在不同的分子轨道之间跃迁产生的。

一、电子跃迁类型第一节基本原理和概念饱和单键的电子不饱和双键的电子未成键的n电子（弧对电子）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第3页，课件共77页，创作于2023年2月4反键轨道成键轨道原子轨道线性组合成分子轨道第4页，课件共77页，创作于2023年2月5跃迁类型：分子轨道：第5页，课件共77页，创作于2023年2月6

（1）σ→σ*跃迁饱和烃（甲烷，乙烷）

ε很高，λ<150nm（远紫外区）（2）→*跃迁处于成键轨道上的电子跃迁到*反键轨道，不饱和有机化合物-C=C-,ε很大（＞104）为强吸收。共轭体系λmax↑（3）n→*跃迁

孤对n电子跃迁到*反键轨道,C＝O；C＝N；—N＝N—,ε较小（10-100），吸收波长200~400nm

（4）n→*跃迁孤对n电子跃迁到*反键轨道，含杂原子的饱和有机化合物第6页，课件共77页，创作于2023年2月7λmax<150nm200nm180-200nm200-400nmε摩尔吸收系数很高较大

>104

10_100按能量大小：σ→σ*>n→σ*>π→π*>n→π*→*n→*→*n→*CH3—CH3—NH2—OHC=CC=OC=SN=N△E跃迁类型实例C=O第7页，课件共77页，创作于2023年2月8（5）电荷迁移跃迁电磁辐射照射时，电子在分子内从给予体向接受体相联系的轨道上跃迁。特点：摩尔吸光系数较大。εmax>104,定量分析的检测灵敏度比较高（6）配位场跃迁发生在过渡元素的配位化合物中。能量相等的d轨道或f轨道分裂成能量不等的轨道特点：摩尔吸光系数较小。εmax<102第8页，课件共77页，创作于2023年2月91.吸收光谱（吸收曲线）：不同波长光对样品作用不同，吸收强度不同以吸光度A为纵坐标，波长λ为横坐标作图所得到的曲线2.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*跃迁产生强吸收不成峰二、相关的基本概念第9页，课件共77页，创作于2023年2月103.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*跃迁例：

C＝C；C＝O；C＝N；—N＝N—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，强度也增强二、相关的基本概念第10页，课件共77页，创作于2023年2月114．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连有杂原子的饱和基团例：—OH，—OR，—NH—，—NR2，—X5．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）二、相关的基本概念第11页，课件共77页，创作于2023年2月126.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>104→强带

εmax<102→弱带二、相关的基本概念第12页，课件共77页，创作于2023年2月13

吸收带：吸收峰在紫外-可见光谱中的位置

可分为：R带、K带、B带、E带、电荷转移吸收带、

配位体场吸收带1．R带：由n→π*跃迁产生含杂原子的不饱和基团:C＝O；C＝N；—N＝N—

E小，εmax<100;λmax250~400nm，溶剂极性增强，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↑，λmax↑

→红移（长移）三、吸收带与分子结构的关系第13页，课件共77页，创作于2023年2月143．B带：芳香族化合物的主要特征吸收带

苯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，其精细结构消失三、吸收带与分子结构的关系第14页，课件共77页，创作于2023年2月154．E带：

芳香族化合物的特征吸收带

E1180nmεmax>104

（常观察不到）E2200nmεmax=7000

强吸收苯环被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），被助色团取代E2带λmax

和ε都变大三、吸收带与分子结构的关系第15页，课件共77页，创作于2023年2月161.位阻影响共轭效应，吸收带长移，吸光系数增加发色团在同一平面，易形成共轭位阻影响分子的平面性

λmax280nm(10500)λmax295.5nm(29000)顺式二苯乙烯反式二苯乙烯四、影响吸收带位置的因素第16页，课件共77页，创作于2023年2月172.跨环效应有β、γ不饱和醛酮结构，适当的立体排列使R带长移，吸收强度增强

四、影响吸收带位置的因素第17页，课件共77页，创作于2023年2月183.溶剂效应（1）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

四、影响吸收带位置的因素（2）对吸收光谱精细结构影响

溶剂极性↑，苯环精细结构消失第18页，课件共77页，创作于2023年2月194.pH值的影响影响物质存在型体，影响吸收波长λmax210.5nm,270nmλmax235nm,287nmOH-H+-四、影响吸收带位置的因素：第19页，课件共77页，创作于2023年2月20描述物质对单色光吸收强弱与液层厚度和待测物浓度的关系五、朗伯-比尔定律1、Lambert定律：A∝l（吸收层厚度）2、Beer定律：A∝C（吸收物质浓度）二者的结合称为朗伯—比耳定律，其数学表达式为：

A：吸光度E：吸光系数C：溶液浓度l：光路长度第20页，课件共77页，创作于2023年2月211、适用条件：

1.单色光2.稀溶液（10-2～10-5M）2、吸收度的加和性：a、b、c三种物质共存时3、该定律适用于固体、液体和气体样品公式讨论：第21页，课件共77页，创作于2023年2月224、吸光系数（E）：吸光物质在单位浓度及单位厚度时的

吸光度。根据浓度单位的不同，分为：（1）摩尔吸光系数ε在一定λ下，c=1mol/L，l=1cm时的吸光度（2）百分吸光系数在一定λ下，c=1g/100ml，l=1cm时的吸光度。（3）两者关系公式讨论：第22页，课件共77页，创作于2023年2月23吸光系数的讨论1、吸光系数不随浓度和光程长度的改变而改变，

仅与物质本身的性质有关，与待测物浓度无关；2、（1）不同物质，对同一λ，ε一般不同；（ε↑，吸光能力↑）（2）同一物质，对不同λ，ε一般不同（εmax）第23页，课件共77页，创作于2023年2月24例：氯霉素（323.15），λmax=278nm，C=2.00mg/100mlT%=24.3%求：,ε第24页，课件共77页，创作于2023年2月25六、偏离Beer定律的因素第25页，课件共77页，创作于2023年2月26（一）化学因素Lambert-Beer定律适用范围：稀溶液（＜10-2mol/L）当溶液中浓度改变时，溶液可能产生离解，缔合与溶剂间的作用等而产生偏离。a.6.36×10-6mol/Lb.1.27×10-4mol/Lc.5.79×10-4mol/L亚甲蓝阳离子水溶液的吸收光谱六、偏离Beer定律的因素例：亚甲蓝阳离子水溶液单体吸收峰在660nm，二聚体吸收峰在610nm。随浓度增大660nm吸收峰减弱，610nm处吸收峰增强，从而使吸收度与浓度关系发生偏离。第26页，课件共77页，创作于2023年2月27（二）光学因素a.非单色光

理论要求：平行单色光，实际：光源复合光

六、偏离Beer定律的因素照射物质的光经单色器分光后并非真正单色光其波长宽度由入射狭缝的宽度和棱镜或光栅的分辨率决定为了保证透过光对检测器的响应，必须保证一定的狭缝宽度这就使分离出来的光具一定的谱带宽度第27页，课件共77页，创作于2023年2月28b.杂散光的影响：

杂散光是指从单色器分出的光不在入射光谱带宽度范围内，与所选波长相距较远杂散光来源：仪器本身缺陷；光学元件污染造成杂散光可使吸收光谱变形，吸光度变值c.反射光和散射光的影响：

反射光和散射光均是入射光谱带宽度内的光可使透射光减弱，A↑，一般可用空白对比校正消除d．非平行光的影响：使光程↑，l↑，A↑六、偏离Beer定律的因素第28页，课件共77页，创作于2023年2月29（三）透光率的测量误差——ΔT

影响测定结果的相对误差两个因素：T和ΔT

六、偏离Beer定律的因素第29页，课件共77页，创作于2023年2月30ΔT影响因素：

1）暗噪音：与检测器和放大电路等各部件的不确切性有关，与光讯号无关，可视为一个常量。其在A为0.2～0.7范围内，造成相对误差较小，为测量最适宜范围。

0.4343第30页，课件共77页，创作于2023年2月31

讯号噪音亦称讯号散粒噪音。光敏元件受光照射时的电子迁移，每一单位时间中电子迁移数量是不相等的，而是在某一均值周围的随机数，形成测量光强时的不确定性。随机数变动的幅度随光照增强而增大，与光的波长及光敏元件的品质有关。2）讯号噪音：与光讯号有关第31页，课件共77页，创作于2023年2月32

第二节紫外-可见分光光度计第32页，课件共77页，创作于2023年2月33第33页，课件共77页，创作于2023年2月34一、基本组成光源单色器样品室检测器显示1.光源

钨灯或卤钨灯——可见光源350~1000nm氢灯或氘灯——紫外光源200~400nm2．单色器：包括狭缝、准直镜、色散元件第34页，课件共77页，创作于2023年2月35

棱镜——对不同波长的光折射率不同色散元件分出光波长不等距光栅——衍射和干涉分出光波长等距第35页，课件共77页，创作于2023年2月363．吸收池：玻璃——能吸收UV光，仅适用于可见光区石英——不吸收紫外光，适用于紫外和可见光区要求：匹配性（对光的吸收和反射应一致）4．检测器：将光信号转变为电信号的装置5．记录装置：讯号处理和显示系统光电池光电管光电倍增管二极管阵列检测器第36页，课件共77页，创作于2023年2月37二、分光光度计的类型1．单光束分光光度计：特点：使用时来回拉动吸收池→移动误差对光源要求高比色池配对(一)几种光路类型第37页，课件共77页，创作于2023年2月382．双光束分光光度计：

特点：不用拉动吸收池，可以减小移动误差对光源要求不高可以自动扫描吸收光谱第38页，课件共77页，创作于2023年2月393．双波长分光光度计特点：利用吸光度差值定量消除干扰和吸收池不匹配引起的误差第39页，课件共77页，创作于2023年2月404．光多道二极管阵列检测分光光度计第40页，课件共77页，创作于2023年2月41第41页，课件共77页，创作于2023年2月42(二)光学性能1.波长范围：190-1100nm2.波长准确度：仪器显示波长与实际波长之差≤±0.3nm3.波长重现性：≤±0.2nm4.透光率范围：0-300%5.吸光度测量范围：-0.447～+3.006.光度准确度：≤±0.3%7.光度重复性：≤±0.3%8.分辨率：单色器分辨两条靠近的谱线的能力.260nm，△λ=0.3nm9.杂散光：220nm处（1%NaI）≤0.1%第42页，课件共77页，创作于2023年2月43(三)仪器的校正1.波长的校正氢灯或氘中的较强谱线486.13nm(F线)和656.28nm（C线）稀土玻璃（镨钕、钬）、某些元素（汞、钾、铯）苯蒸汽检查和校正波长读数。第43页，课件共77页，创作于2023年2月442.吸光度的校正60mg重铬酸钾用0.005mol/L的硫酸溶液稀释至1000ml，在规定波长处测定并计算吸收系数，与规定值比较。规定值：235nm123.0～126.0257nm142.8～146.2313nm47.0～50.3350nm105.5～108.53.吸收池校正两吸收池测定的差值小于1%第44页，课件共77页，创作于2023年2月45一、定性分析二、定量分析定性鉴别纯度检查和杂质限量测定单组分的定量方法多组分的定量方法第三节紫外－可见分光光度分析方法三、结构分析第45页，课件共77页，创作于2023年2月46一、定性分析（一）定性鉴别定性鉴别的依据→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结构完全相同的化合物应有完全相同的吸收光谱但吸收光谱相同的化合物却不一定结构相同第46页，课件共77页，创作于2023年2月471.对比吸收光谱的特征值一、定性分析第47页，课件共77页，创作于2023年2月482.对比吸光度或吸光系数的比值：例：一、定性分析第48页，课件共77页，创作于2023年2月493.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一、定性分析第49页，课件共77页，创作于2023年2月50（二）纯度检查和杂质限量测定1．纯度检查（杂质检查）1）主成分无吸收，杂质有吸收直接考察杂质

例如：测乙醇中是否含有少量苯。苯在256nm处有吸收峰，乙醇没有2）主成分强吸收，杂质无吸收/弱吸收与纯品比较，E↓3）杂质强吸收>>主成分吸收→与纯品比较

E↑，光谱变形一、定性分析第50页，课件共77页，创作于2023年2月512．杂质限量的检测：例：肾上腺素中微量杂质——肾上腺酮含量计算制成2mg/ml的HCl溶液，λ＝310nm下测定规定A310≤0.05.求杂质限量？肾上腺酮值为435一、定性分析第51页，课件共77页，创作于2023年2月52（一）单组分的定量方法

1．吸光系数法

2．标准曲线法

3．对照法：外标一点法注意:1）选择吸收光谱中的吸收峰对应的波长

2）多个吸收峰，选择无干扰的、较高的峰

3）测定波长大于溶剂的截止波长二、定量分析第52页，课件共77页，创作于2023年2月531．吸光系数法（绝对法）例：维生素B12

的水溶液在361nm处的百分吸光系数为207，用1cm比色池测得某维生素B12溶液的吸光度是0.414，求该溶液的浓度?解：二、定量分析第53页，课件共77页，创作于2023年2月例：精密称取B12样品25.0mg，用水溶液配成100ml。精密吸取10.00ml，又置100ml容量瓶中，加水至刻度。取此溶液在1cm的吸收池中，于361nm处测定吸光度为0.507，求B12的百分含量？

已知361nm处的百分吸光系数为207解：第54页，课件共77页，创作于2023年2月552．标准曲线法配制一系列浓度不同的标准溶液，在一定波长下分别测定吸光度A。以A为纵坐标，浓度c为横坐标，绘制A-c标准曲线。完全相同的条件下，测定被测溶液的吸光度，并从标准曲线上找出对应的被测溶液浓度或含量。BlankStandardSampleSample二、定量分析第55页，课件共77页，创作于2023年2月56示例

芦丁含量测定0.710mg/25mL第56页，课件共77页，创作于2023年2月573．对照法

相同条件下配制样品溶液和标准溶液，在同一波长处测二者吸光度例：精密吸取B12注射液2.50mL，加水稀释至10.00mL；另配制对照液，精密称定对照品25.00mg，加水稀释至1000mL。在361nm处，用1cm吸收池，分别测定吸光度为0.508和0.518，求B12注射液注射液的浓度？二、定量分析第57页，课件共77页，创作于2023年2月58注：当样品溶液与标准品溶液的稀释倍数相同时第58页，课件共77页，创作于2023年2月59

（二）多组分的定量方法三种情况：

1．两组分吸收光谱不重叠（互不干扰）

2．两组分吸收光谱部分重叠

3.两组分吸收光谱完全重叠二、定量分析第59页，课件共77页，创作于2023年2月601．两组分吸收光谱不重叠（互不干扰）两组分在各自λmax下测定→分别按单组分定量二、定量分析第60页，课件共77页，创作于2023年2月612．两组分吸收光谱部分重叠

λ1→测A1→b组分不干扰→可按单组分定量测caλ2→测A2→a组分干扰→不能按单组分定量测cb

定量Ca定量Cb二、定量分析第61页，课件共77页，创作于2023年2月623．两组分吸收光谱完全重叠——混合样品测定

（1）解线性方程组法二、定量分析第62页，课件共77页，创作于2023年2月63（2）等吸收双波长法测定a，消除b的影响步骤：1.选择λ1和λ2

对于干扰组分b，λ1和λ2是等吸收波长；对于a，两波长的吸光度之差足够大；3．两组分吸收光谱完全重叠——混合样品测定二、定量分析第63页，课件共77页，创作于2023年2月64步骤2.a的对照品溶液在λ1和λ2处测定吸光度，得二、定量分析b的对照品溶液在λ1和λ2处测定吸光度，得样品溶液在λ1和λ2处测定吸光度，得E1a和E2a第64页，课件共77页，创作于2023年2月65二、定量分析第65页，课件共77页，创作于2023年2月66同理消除a的影响，测b二、定量分析第66页，课件共77页，创作于2023年2月67（一）有机物的紫外吸收光谱从紫外吸收光谱推断：

a.分子骨架

b.发色团之间的共轭关系

c.取代基的种类、位置和数目1.饱和碳氢化合物跃迁类型：σ→σ*,需很大能量

吸收峰位置：远紫外区，200～400nm无吸收

三、结构分析第67页，课件共77页，创作于2023年2月682.含孤立助色团和生色团的有机化合物

1）含有孤立助色团电子类型：σ和n电子跃迁类型：n→σ*

2）含有孤立生色团电子类型：σπ和n电子跃迁类型：n→σ*(190nm)

π→π*（150-180nm）

n→π*(275-295nm)3.共轭烯烃两个双键只隔一个单键成共轭大π键跃迁类型及吸收峰位置：

π→π*较孤立双键能级差减少，吸收长移三、结构分析第68页，课件共77页，创作于2023年2月694.αβ-不饱和醛、酮、酸、酯

1）分子特点：C=O与C=C共轭

2）跃迁类型及吸收峰位置：

π→π*200～260nmε约10000n→π*310～350nmε<1003）一般溶剂极性增加使π→π*吸收红移（长移）使n→π*吸收蓝移（短移）

三、结构分析第69页，课件共77页，创作于2023年2月705.芳香族化合物

（1）苯和取代苯分子特点：环状共轭体系跃迁类型和吸收峰位置：

π→π*E1，E2，B三个吸收带，有取代基长移，

B带精细结构简化

助色团取代基：产生n→π*，E2，B吸收带长移，ε增大，溶剂