仪器分析--紫外可见光谱.pptx

第2章 紫外-可见吸光光度法2-1 紫外紫外-可见吸光光度法概论可见吸光光度法概论2-2 光吸收的基本定律2-3 比色法和分光光度法及仪器比色法和分光光度法及仪器比色法和分光光度法及仪器比色法和分光光度法及仪器2-4 显色反应与显色条件的选择显色反应与显色条件的选择2-5 仪器仪器测量误差和测量条件测量误差和测量条件的选则的选则2-6 化合物电子光谱的产生2-7UV-Vis分光光度法的应用化学分析化学分析：常量组分：常量组分(1%),Er:0.1%0.2%依据化学反应依据化学反应,使用玻璃仪器使用玻璃仪器 化学分析与仪器分析方法比较化学分析与仪器分析方法比较仪器分析仪器分析：微量组分：微量组分(1%),Er:1%5%依据物理或物理化学性质依据物理或物理化学性质,需要特殊的仪器需要特殊的仪器例例:含含Fe约约0.05%的样品的样品,称称0.2 g,则则m(Fe)0.1 mg重量法重量法 m(Fe2O3)0.14 mg,称不准称不准容量法容量法 V(K2Cr2O7)0.02 mL,测不准测不准 光度法光度法 结果结果0.048%0.052%,满足要求满足要求准确度高准确度高灵敏度高灵敏度高仪器分析方法分类仪器分析方法分类2.2.电化学分析法电化学分析法:依据物质的电化学性质及其变化依据物质的电化学性质及其变化3.3.色谱法色谱法:气相色谱气相色谱,液相色谱液相色谱4.4.质谱法、热分析法、放射化学法等质谱法、热分析法、放射化学法等非光谱法非光谱法（折射法，浊度法，旋光法）（折射法，浊度法，旋光法）（不以光的波长为特征讯号）（不以光的波长为特征讯号）光谱法光谱法分子光谱法分子光谱法 UV/Vis,IR,MFS,MPS原子光谱法原子光谱法 AAS,AES,AFS（以光的吸收、发射等作用而建立的分析方法，通过（以光的吸收、发射等作用而建立的分析方法，通过检测光谱的波长和强度来进行定性和定量的方法）检测光谱的波长和强度来进行定性和定量的方法）光光学学分分析析法法1.光学分析法光学分析法:基于电磁辐射与物质的相互作用基于电磁辐射与物质的相互作用.简介光谱的概念光谱的分类 光谱分析法导论光谱光谱 利利用用光光谱谱来来研研究究物物质质结结构构或或测测定定化学成分的方法化学成分的方法 由电磁波按波长或频率有序排列由电磁波按波长或频率有序排列的光带的光带 光谱分析光谱分析 光谱的概念7 7光谱的分类按发射和吸收电磁波的能量（波长）按发射和吸收电磁波的能量（波长）按电磁波外形按电磁波外形 按获得电磁波的方式按获得电磁波的方式 按辐射的本质按辐射的本质 波谱区名称波长范围 跃迁能级射线5 x 10-3 0.14nm核能级X射线10-2 10nm内层电子能级远紫外区10 200nm原子及分子的价电子或成键电子能级近紫外区200 400nm可见400 780nm近红外区0.75 2.5 m分子振动能级中红外区2.5 50 m远红外区50 1000 m分子转动能级微波0.1 100c m射频1 1000 m核自旋能级按发射和吸收电磁波的能量（波长）按发射和吸收电磁波的能量（波长）E=E2 E1=hn n =hc/线状光谱带状光谱连续光谱按电磁波外形按电磁波外形气态原子（或离子）核外电子发生能级跃气态原子（或离子）核外电子发生能级跃迁迁气态分子外层电子发生能级跃迁气态分子外层电子发生能级跃迁由炽热的固体或液体所发射由炽热的固体或液体所发射1010发射光谱按获得电磁波的方式按获得电磁波的方式气气态态原原子子（离离子子）或或分分子子吸吸收收能能量量，从从基基态态跃跃迁迁到到激激发发态态，当当其其从从高高能能量量状状态态返返回回低低能能量量状状态态时时，下下降降的的这这部部分分能能量量以以电电磁磁辐辐射射既既光光的的形形式式释释放放出出来来，产产生生一一定定波波长长的的光光谱。谱。原子发射原子发射原子荧光、分子荧光原子荧光、分子荧光分子磷光分子磷光化学发光化学发光1111按获得电磁波的方式按获得电磁波的方式吸收光谱吸收光谱当辐射通过气态、液态或透明的固态物质时，物质的原子、离当辐射通过气态、液态或透明的固态物质时，物质的原子、离子或分子将吸收与其内能变化相对应的频率而由基态跃迁到较子或分子将吸收与其内能变化相对应的频率而由基态跃迁到较高的能态，这种因物质对辐射的选择性吸收而得到的原子或分高的能态，这种因物质对辐射的选择性吸收而得到的原子或分子光谱称为吸收光谱。子光谱称为吸收光谱。原子吸收光谱原子吸收光谱紫外紫外-可见光谱可见光谱红外光谱红外光谱1212按辐射的本质按辐射的本质原子光谱、分子光谱原子光谱、分子光谱原子光谱分子光谱电子光谱振动光谱转动光谱基本粒子核外电子价电子分子振动 分子转动光谱形状线光谱带光谱光谱区域紫外可见紫外可见近、中红外远红外、微波2 2-1 紫外紫外-可见吸光光度法概论可见吸光光度法概论 吸光光度法是基于被测物质的分子对光具有吸光光度法是基于被测物质的分子对光具有选择性吸收的特性而建立起来的分析方法。选择性吸收的特性而建立起来的分析方法。特点特点 灵敏度高：灵敏度高：测定下限可达测定下限可达10-510-6molL-1,10-4%10-5%准确度准确度能够满足微量组分的测定要求：能够满足微量组分的测定要求：相对误差相对误差25（12）操作操作简便快速简便快速应用广泛应用广泛光的波粒二象性波动性粒子性 E光的折射光的衍射光的偏振光的干涉光电效应一、光的基本性质一、光的基本性质2射线x射线紫外光红外光微波无线电波10-2 nm 10 nm 102 nm 104 nm 0.1 cm 10cm 103 cm 105 cm可 见 光近紫外：200-400nm人眼所能感觉到的波长范围400-760nm近红外：7502500nm3电磁波谱电磁波谱光谱种类光谱种类原子光谱：吸收、发射、荧光原子光谱：吸收、发射、荧光线状光谱线状光谱 黑体辐射：白炽灯、液、固灼热发光黑体辐射：白炽灯、液、固灼热发光连续光谱连续光谱 分子光谱：紫外、可见、红外等吸收光谱分子光谱：紫外、可见、红外等吸收光谱带状光谱带状光谱 I 光的互补光的互补:若两种不同颜色的单色光按一定若两种不同颜色的单色光按一定的强度比例混合得到白光，那么就称这两种单的强度比例混合得到白光，那么就称这两种单色光为互补色光，这种现象称为光的互补。色光为互补色光，这种现象称为光的互补。4复合光复合光:由不同波长的光组合而成的光由不同波长的光组合而成的光单色光单色光:单一波长的光单一波长的光二、物质对光的选择性吸收二、物质对光的选择性吸收/nm颜色颜色互补光互补光400 450紫紫黄绿黄绿450 480蓝蓝黄黄480 490绿蓝绿蓝橙橙490 500蓝绿蓝绿红红500 560绿绿红紫红紫560 580黄绿黄绿紫紫580 610黄黄蓝蓝610 650橙橙绿蓝绿蓝650 760红红不同颜色的可见光波长及其互补光不同颜色的可见光波长及其互补光蓝绿蓝绿完全吸收完全吸收完全透过完全透过吸收黄色光吸收黄色光光谱示意表观现象示意6（一）颜色与光的关系（一）颜色与光的关系 光作用于物质时，物质吸收了可见光，光作用于物质时，物质吸收了可见光，而显示出特征的颜色。而显示出特征的颜色。物质呈现的颜色与物质呈现的颜色与光有着密切的关系，物质呈现何种颜色，光有着密切的关系，物质呈现何种颜色，与光的组成和物质本身的结构有关。与光的组成和物质本身的结构有关。6 物质的电子结构不同，所能吸收光的波物质的电子结构不同，所能吸收光的波长也不同，这就构成了物质对光的选择吸长也不同，这就构成了物质对光的选择吸收基础。收基础。物质选择性地吸收白光中某种颜色的物质选择性地吸收白光中某种颜色的光，物质就会呈现其互补色光的颜色。光，物质就会呈现其互补色光的颜色。（二）吸收曲线（吸收光谱）（二）吸收曲线（吸收光谱）7 溶液颜色的深浅，取决于溶液中吸光溶液颜色的深浅，取决于溶液中吸光物质浓度的高低。物质浓度的高低。吸光度（吸光度（A A）与波长（）与波长（）的关系曲线。的关系曲线。KMnO4溶液的吸收曲线溶液的吸收曲线(cKMnO4:abcd)吸收曲线中吸光度吸收曲线中吸光度最大值处（吸收峰）对最大值处（吸收峰）对应的波长称为最大吸收应的波长称为最大吸收波长，以波长，以maxmax表示。表示。同一物质，浓度不同，其吸收曲线的形状和max的位置不变。8定性分析基础定性分析基础 不同的物质具有不同的分子结构，因而具不同的物质具有不同的分子结构，因而具有不同的吸收曲线，可以根据吸收曲线的形状有不同的吸收曲线，可以根据吸收曲线的形状和最大吸收波长的位置，对物质进行定性分析。和最大吸收波长的位置，对物质进行定性分析。定量分析基础定量分析基础 在同一波长下，物质的浓度越大，物质对光在同一波长下，物质的浓度越大，物质对光吸收程度越大。吸收程度越大。82-2 光吸收的基本定律一一.朗伯比耳定律朗伯比耳定律9当当一一束束单单色色光光通通过过含含有有吸吸光光物物质质的的溶溶液液后后,溶溶液液的的吸吸光光度度与与吸吸光光物物质质浓浓度度及及吸吸收收层厚度成正比层厚度成正比（一）朗伯比耳定律定义（一）朗伯比耳定律定义 T，溶液对光的吸收；T，溶液对光的吸收。物质对光的吸收程度用吸光度A表示。T 取值为0.0%100.0%全部吸收T=0.0%全部透射T=100.0%定义：透射比入射光 I0透射光 I（二）朗伯比耳定律（二）朗伯比耳定律后人对这两个定律进行了总结，发现：11a.a.比例系数比例系数 与吸光物质的性质、入射波长及温度有关。与吸光物质的性质、入射波长及温度有关。b.b.吸光度吸光度A A具有加和性。具有加和性。溶液中有几种吸光物质，彼此间不发生化学反应，则可：溶液中有几种吸光物质，彼此间不发生化学反应，则可：注意：注意：12吸光度吸光度A、透射比、透射比T与浓度与浓度c 的关系的关系AT(%)cA=kbc1.00.80.60.40.2100 80 60 40 20K 吸光系数吸光系数 Absorptivity a 的单位的单位:Lg-1cm-1当当c的单位用的单位用gL-1表示时，用表示时，用a 表示，表示，Aa b c 的单位的单位:Lmol-1cm-1当当c的单位用的单位用molL-1表示时，用表示时，用 表示表示.摩尔吸光系数摩尔吸光系数 Molar Absorptivity A b c 当当c的单位用的单位用g100mL-1表示时，用表示时，用 表表示示,A bc，叫做比吸光系数叫做比吸光系数.桑德尔灵敏度：当光度仪器的检测极限为桑德尔灵敏度：当光度仪器的检测极限为A0.001时，单位截面积光程内所能检出的时，单位截面积光程内所能检出的吸光物质的最低质量吸光物质的最低质量。ug/cm2131414（三）（三）标准曲线的绘制及其应用标准曲线的绘制及其应用0 1 2 3 4 C/molL-1A。*0.80.60.40.20依依 A=bC 标准曲线的斜率为：标准曲线的斜率为：tan=dA/dc =b b为定值故由曲线的斜率即可求出故由曲线的斜率即可求出 标标准准曲曲线线：A-C（吸吸光光度度-浓浓度度）曲曲线线，又又称称校准曲线或工作曲线校准曲线或工作曲线 15二、引起偏离二、引起偏离朗伯比耳定律的因素朗伯比耳定律的因素（一）（一）物理因素物理因素AC原因：1.1.非单色光；非单色光；2.2.非平行入射光；非平行入射光；3.3.介质不均匀介质不均匀1.1.非单色光（仪器本身所致）非单色光（仪器本身所致）仪器使用的是连续光源，用单色器分光，由于仪器使用的是连续光源，用单色器分光，由于单色器色散能力的限制和出口狭缝要保持一定的宽单色器色散能力的限制和出口狭缝要保持一定的宽度，所以我们不可能得到纯的单色光。度，所以我们不可能得到纯的单色光。16A克服方法：克服方法：a.a.尽量选用较好的单色器尽量选用较好的单色器b.b.入射波长入射波长 选择在峰值位置（在波选择在峰值位置（在波峰有一个峰有一个A A值相差较小的区域）值相差较小的区域）173.3.介质不均匀介质不均匀散射、假吸收。散射、假吸收。克服方法：避免溶液产生胶体或浑浊克服方法：避免溶液产生胶体或浑浊2.2.非平行入射光非平行入射光 导致光束的平均光程导致光束的平均光程bb大于吸收池厚度大于吸收池厚度b b，实际测得的吸光度大于理论值，产生正偏离。实际测得的吸光度大于理论值，产生正偏离。入射光会因散射而损失，导致入射光会因散射而损失，导致T T减小，实测的减小，实测的A A偏高偏高17例，聚合引起的对吸光定律的偏离例，聚合引起的对吸光定律的偏离（二）（二）化学因素化学因素 1.1.溶液浓度过高；溶液浓度过高；2.2.化学反应化学反应有色物离解、缔合有色物离解、缔合.182-3 比色法和分光光度法及仪器比色法和分光光度法及仪器比色法和分光光度法及仪器比色法和分光光度法及仪器一、目视法一、目视法c4c3c2c1c1c2c3c42.特点：简单、可测微量，复合光，误差大。特点：简单、可测微量，复合光，误差大。观察方向观察方向1.方法：方法：19二二.光电比色法光电比色法光电比色计结构示意图光电比色计结构示意图通过滤光片得一窄范围的光通过滤光片得一窄范围的光(几十几十nm)特点：准确度较高（消除人眼的主观因素）选择性较好（滤光片、参比液可消除干扰）三三.吸光光度法和分光光度计吸光光度法和分光光度计光源光源单色器单色器吸收池吸收池检测系统检测系统分光光度计的基本组成分光光度计的基本组成通过棱镜或光栅得到一束近似的单色光通过棱镜或光栅得到一束近似的单色光.波长可调波长可调,故选择性好故选择性好,准确度高准确度高.分光光度计的主要部件分光光度计的主要部件光源：光源：发出所需波长范围内的连续光谱，有足够发出所需波长范围内的连续光谱，有足够 的光强度的光强度,稳定。稳定。可见光区：可见光区：钨灯，碘钨灯钨灯，碘钨灯(3202500nm)紫外区：紫外区：氢灯，氘灯氢灯，氘灯(180375nm)氙灯氙灯：紫外、可见光区紫外、可见光区均可用作光源均可用作光源/nm钨灯（钨灯（热辐射光源热辐射光源）40040060060080080010001000氙灯氙灯（气体放电光源气体放电光源）氢灯氢灯强度强度氙灯氙灯氢灯氢灯钨灯钨灯单色器：单色器：将光源发出的连续光谱分解为单色光的将光源发出的连续光谱分解为单色光的 装置。装置。棱镜：棱镜：依据不同波长光通过棱镜时折射率不同依据不同波长光通过棱镜时折射率不同.玻璃玻璃3503200nm,石英石英1854000 nm入射狭缝入射狭缝准直透镜准直透镜棱镜棱镜聚焦透镜聚焦透镜出射狭缝出射狭缝白光白光红红紫紫1 12 2800 600 500400光栅：光栅：在镀铝的玻璃表面刻有数量很大的在镀铝的玻璃表面刻有数量很大的等宽度等等宽度等间距间距条痕条痕(600、1200、2400条条/mm)。利用光通过光栅时发生衍射和干涉现象而分光。利用光通过光栅时发生衍射和干涉现象而分光。波长范围宽波长范围宽,色散均匀色散均匀,分辨性能好分辨性能好,使用方便使用方便.平面透射光栅平面透射光栅反射光栅（广泛使用）反射光栅（广泛使用）光栅衍射示意图光栅衍射示意图M1M2出出射射狭狭缝缝光屏光屏透透镜镜平面透平面透射光栅射光栅吸收池吸收池(比色皿比色皿)：用于盛待测及参比溶液。：用于盛待测及参比溶液。可见光区：光学玻璃池可见光区：光学玻璃池 紫外区：石英池紫外区：石英池检流计检流计（指示器）：（指示器）：低档仪器：刻度显示低档仪器：刻度显示 中高档仪器：数字显示，自动扫描记录中高档仪器：数字显示，自动扫描记录检测器检测器：利用光电效应，将光能转换成：利用光电效应，将光能转换成 电流讯号。电流讯号。光电池，光电管，光电倍增管光电池，光电管，光电倍增管吸光光度法仪器主要差异比较吸光光度法仪器主要差异比较可见光可见光（380780nm）紫外光紫外光（200380nm)中红外中红外（2.550 m)光源光源钨灯钨灯碘钨灯碘钨灯3202500氢灯氢灯氘灯氘灯180375硅碳棒硅碳棒（红外线）（红外线）吸收池吸收池材料材料玻璃玻璃（3503200）石英石英（1854000）NaCl晶体晶体1.单光束分光光度计单光束分光光度计可变波长单光束紫外可变波长单光束紫外-可见分光光度计示意图可见分光光度计示意图四四.分光光度计的基本类型分光光度计的基本类型2.双光束分光光度计双光束分光光度计参比池参比池检测器检测器滤光片或滤光片或单色器单色器放大器放大器样品池样品池光源光源 hv光子检测器光子检测器反光镜反光镜反光镜反光镜透明部分透明部分扇形镜扇形镜 正面图正面图扇形镜扇形镜反光镜反光镜栅镜栅镜双光束型可以消除光源强度变化的影响双光束型可以消除光源强度变化的影响.多通道仪器多通道仪器（Multichannel Instruments）光电二极管阵列光电二极管阵列(通常具有通常具有316个硅二极管个硅二极管)photodiode arrays(PDAs)同时测量同时测量200820nm范围内的整个光谱范围内的整个光谱,比单个比单个检测器快检测器快316倍倍,信噪比增加信噪比增加3161/2 倍倍.3.其他类型分光光度计其他类型分光光度计纤维光度计纤维光度计将光度计放入样品中将光度计放入样品中,原位测量原位测量.对环境和过对环境和过程监测非常重要程监测非常重要.HP 8452A多通道二极管阵列分光光度计多通道二极管阵列分光光度计纤维光度计纤维光度计镀铝反射镜镀铝反射镜纤维光度计示意图纤维光度计示意图2-4 显色反应与显色条件的选择显色反应与显色条件的选择一、显色反应及其条件的选择一、显色反应及其条件的选择（一）显色反应和显色剂（一）显色反应和显色剂定义定义：将被测组分转变为：将被测组分转变为“有色物质有色物质”的反应的反应 M无色无色+R=MR有色有色(主要是络合、氧化还原反应）主要是络合、氧化还原反应）1.对显色反应或显色剂的要求：对显色反应或显色剂的要求：I.选择性好（最好是特效反应）选择性好（最好是特效反应）II.灵敏度高（灵敏度高（max 104Lmol-1cm-1）III.对比度要大，对比度要大，(max)最大吸收最大吸收波长相差波长相差60nm以上以上IV.MR稳定，组成恒定稳定，组成恒定V.化学性质稳定，生成的有色物质与显色剂之间化学性质稳定，生成的有色物质与显色剂之间的颜色差别要大的颜色差别要大VI.显色反应的条件要易于控制显色反应的条件要易于控制1.1.显色剂的用量（显色剂的用量（C CR R）为使显色反应完全，一般为使显色反应完全，一般R R过量（同离子效应），过量（同离子效应），但但R R也不能大过头，否则，物极必反。也不能大过头，否则，物极必反。a.R本身有色，空白本身有色，空白 b.改变络合比，例：改变络合比，例：Mo()与与SCN-:C CR R由实验确定由实验确定（二）（二）显色反应条件的选择显色反应条件的选择2.2.溶液的酸度：溶液的酸度：a.a.影响影响M M的存在状态，的存在状态，HH+，M M会水解；会水解；b.b.影响影响RR及颜色，及颜色，HH+，影响，影响R R （大多有机弱酸）（大多有机弱酸）影响颜色（大多酸碱指示剂）影响颜色（大多酸碱指示剂）c.c.影响影响MRnMRn组成组成3.温度T 大多显色反应在室温下进行，但也有需要加热才能完成的。V=f(T)T,V。但T 太，有色物分解。合适的T 由实验确定。4.时间时间tAt t 由实验确定。显色后，至少应保持到测定工作完成由实验确定。显色后，至少应保持到测定工作完成5.溶剂和表面活性剂溶剂影响有色络合物的离解度溶剂影响有色络合物的显色速度溶剂影响有色络合物的颜色表面活性剂a.胶束增溶b.形成三元络合物实验确定，有点运气6.6.干扰物质的影响及消除干扰物质的影响及消除a.干扰干扰干扰物本身有色或与显色剂显色，干扰物本身有色或与显色剂显色，+干扰干扰干扰物与干扰物与M M、N N反应，使显色不完全，干扰反应，使显色不完全，干扰b.消除消除控制酸度控制酸度，使，使M显色，干扰不显色显色，干扰不显色氧化还原，改变干扰离子价态氧化还原，改变干扰离子价态掩蔽掩蔽校正系数校正系数参比液：可消除显色剂和某些离子的干扰参比液：可消除显色剂和某些离子的干扰选择选择 测测，可避开干扰的吸收，可避开干扰的吸收增加显色剂用量，将干扰灌饱增加显色剂用量，将干扰灌饱分离分离2-5 仪器仪器测量误差和测量条件测量误差和测量条件的选则的选则1.1.测量波长测量波长 的选择的选择(1)“最大吸收最大吸收”原则原则无干扰，无干扰，选择选择 max为测量波长为测量波长(2)“吸收较大，干扰最吸收较大，干扰最小小”原则原则有干扰，有干扰，选择不受干扰的次强选择不受干扰的次强吸收波长为测量波长吸收波长为测量波长AA2.2.吸光度范围的控制吸光度范围的控制控制A=0.15 0.80 T=70%15%方法选择 C A=KbC 选择 b A=KbC3.参比溶液的选择参比溶液的选择原则：扣除非待测组分的吸收A A（样）（样）=A=A（待测吸光物质）（待测吸光物质）+A+A（干扰池）（干扰池）A A（参比）（参比）=A=A（干扰（干扰+池）池）M无色无色 +R =MR有色有色试液试液 不只是不只是M试剂试剂 不只是不只是R示意图示意图参比液参比液无色无色无色无色 MR 溶剂空溶剂空白白有色有色无色无色M MR试样空试样空白白无色无色有色有色MR R试剂空试剂空白白有色有色有色有色 M MR R显色空显色空白白2-6 化合物电子光谱的产生1.1.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 n 例如HCHO分子的轨道：=n 一 有机化合物的紫外-可见吸收光谱 各轨道能级高低顺序：n n*n *n *跃迁：跃迁：它需要的能量较高，一般发生在真空紫外光区。饱和烃 中的CC键属于这类跃迁。n n*跃迁跃迁：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。*跃迁跃迁：它产生在有不饱和键的有机化合物中，需要的能量低于 *跃迁，吸收峰一般处于近紫外光区，在200 nm左右，其特征是摩尔吸光系数大，一般max104，为强吸收带。n n*跃迁跃迁：这类跃迁发生在近紫外光区。它是简单的生色团如羰基、硝基 等中的孤对电子向反键轨道跃迁。其特点是谱带强度弱，摩尔 吸光系数小，通常小于100，属于禁阻跃迁。2.2.几个概念生色团（ChromogenesisgroupChromogenesisgroup）：分子中含有非键或键的电子体系，能吸收特征外来辐射并引起n-n-*和-*跃迁，可产生此类跃迁或吸收的结构单元，称为生色团。助色团（AuxochromousgroupAuxochromousgroup）：含有孤对电子，可使生色团吸收峰的最大吸收波长发生移动并提高吸收强度的一些官能团，称之为助色团。常见助色团助色顺序为：-F-CH-F-CH3 3-Br-OH-OCH-Br-OH-OCH3 3-NH-NH2 2-NHCH-NHCH3 3-NH(CH-NH(CH3 3)2 2-NHC-NHC6 6H H5 5-O-O-红移或蓝移（红移或蓝移（Redshift or blueshiftRedshift or blueshift）：）：在分子中引入的一些基团或受到其它外界因素影响，吸收峰向长波方向（红移）或短波方向移动（蓝移）的现象。增色效应和减色效应：增色效应和减色效应：最大吸收带的摩尔吸光系数max增加时称为增色效应；反之称为减色效应。强带和弱带：强带和弱带：max104的吸收带称为强带；max103的吸收带称为弱带。R带：带：由含杂原子的生色团的n*跃迁所产生的吸收带。它的特点是强度较弱，一般100，吸收峰通常位于200 400 nm之间。K带：带：由共轭体系的*跃迁所产生的吸收带。其特点是吸收强度大，一般104，吸收峰位置一般处于217 280 nm范围内。B带：带：由芳香族化合物的*跃迁而产生的精细结构吸收带。B带是芳香族化合物的特征吸收，但在极性溶剂中时精细结构消失或变得不明显。E带：带：由芳香族化合物的*跃迁所产生的吸收带，也是芳香族化合物的特征吸收，可分为E1和E2带。3 有机化合物紫外-可见吸收光谱1)饱和烃及其取代衍生物 饱和烃类分子中只含有键，因此只能产生*跃迁，即电子从成键轨道（）跃迁到反键轨道（*）。饱和烃的最大吸收峰一般小于150nm，已超出紫外、可见分光光度计的测量范围。直接用烷烃和卤代烃的紫外吸收光谱分析这些化合物的实用价值不大。但是它们是测定紫外和（或）可见吸收光谱的良好溶剂2)不饱和烃及共轭烯烃 跃迁所需能量较小，吸收波长处于远紫外区的近紫外端或近紫外区，max一般在104Lmol1cm1以上，属于强吸收。乙烯*跃迁的max为162nm，max为:1104 Lmol-1cm1。K带共轭非封闭体系的 *跃迁 C=C发色基团，但 *200nm。max=162nm 助色基团取代 （K带)发生红移。共轭烯烃键数与能量的关系EEEE4*5*6*32132145*6*7*8*3*4*2112*共轭键越多，最大吸收峰波长 越长.双键数物质名称max(nm)5癸五烯335（浅黄）1.21056二甲基十二碳六烯360（黄）1.4 10582羟基胡萝卜素415（橙）2.1 10511番茄红素470（红）1.9 105 max结构式化合物 5.21043.51042.11041.0104 296 258 217 185 CC 辛四烯 己三烯 丁二烯 乙烯共轭效应：共轭效应：共轭效应使共轭体系形成大键，结果使各能级间的能量差减小，从而跃迁所需能量也就相应减小，因此共轭效应使吸收波长产生红移。共轭不饱和键越多，红移越明显，同时吸收强度也随之加强。3)羰基化合物 Y=H,R n *180-190nm *150-160nm n *275-295nmY=-NH2,-OH,-OR 等助色基团K 带红移，R 带兰移；R带 max=205nm；10-100K K R R n n 165nm n 不饱和醛酮K带红移：165250nmR 带红移：290310nm 4)苯及其衍生物精细结构B带(III)K带(II,E2)E带(I,E1)I带II带III带E带K带B带E1带E2带B带1802042566.01048.01032.0102max 苯吸收带名称5)稠环芳烃及杂环化合物B带，max(nm)苯256萘314蒽380丁省480(黄)戊省580(蓝)苯的同系物的吸收光谱/nm二、无机化合物的紫外-可见吸收光谱 1.电荷转移跃迁 辐射下，分子中定域在金属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荷移光谱。Mn+Lb-M(n-1)+L(b-1)-hFe3+CNS-2+hFe2+CNS2+电子给予体电子接受体maxmax 较大(10104 4以上)，可用于定量分析。有些有机化合物也可以产生电荷转移吸收光谱 苯环可以作为电子给予体，氧可以作为电子接受体，在光子的作用下产生电子转移。2.配位场跃迁 过渡元素的d 或f 轨道为简并轨道(Degeneration orbit)，当与配位体配合时，轨道简并解除，d 或f 轨道发生能级分裂。如果轨道未充满，则低能量轨道上的电子吸收外来能量时，将会跃迁到高能量的d 或f 轨道，从而产生吸收光谱。吸收系数max 较小(102)，很少用于定量分析；多用于研究配合物结构及其键合理论。d 轨道电子云分布及在配场下的分裂示意图溶剂极性增大，*吸收红移CH3溶剂效应无溶剂效应E1E2E2E1max蓝移水乙醇己烷A2.溶剂极性对吸收光谱精细结构的影响对称四嗪的吸收光谱1.蒸气状态2.环己烷中3.水中(溶剂化,精细结构消失)NNCNNCHH500600(nm)123精细结构消失原因：溶剂化限制了溶质分子的自由转动，使转动光谱表现不出来。如果溶剂的极性越大，溶剂与溶质分子间产生的相互作用就越强，溶质分子的振动也越受到限制，因而由振动而引起的精细结构也损失越多。酸碱性导致物质结构发生变化+H+OHHOCO HCO O-sp3（无色）-OCCO O-Osp2（红色）OH溶剂极性影响的结论:1.非极性溶剂可见精细结构;2.pH影响分子构型,因此影响物质对光的吸收.3.利用溶剂效应可区别 *(红移)还是 n *(蓝移);4.比较光谱时,溶剂要相同.常用溶剂的光学透明区CHCl3245乙醚210苯280环己烷210己烷210CCl4265正丁醇210庚烷210DMF270二氯甲烷235甲醇215丙酮330二氧六环235异辛烷210吡啶303乙醇210水191硝基甲烷380对溶剂的要求1.低极性 2.易溶解被测物3.稳定 4.在样品的吸收光谱区无明显吸收 2-7 UV-Vis分光光度法的应用一、定性分析1.制作试样的吸收曲线并与标准紫外光谱对照；2.利用Woodward-Fieser和Scott经验规则求最大吸收波长。即，当通过其它方法获得一系列可能的分子结构式后，可通过此类规则估算最大吸收波长max并与实测值对比。母体环己酮215nm 215nm 同环二烯39nm39nm增加两个共轭双键60nm 60nm 一个烷基12nm12nm一个环外双键5nm 5nm 三个+烷基54nm54nm共计385nm385nm母体同环二烯253nm253nm增加两个共轭双键60nm60nm三个环外双键15nm15nm五个取代烷基25nm25nm共计353nm353nm估算最大吸收波长的几个实例二、结构分析1.某些特征集团的判别精细结构B带(III)K带(II,E2)E带(I,E1)2.共轭体系的判断 200-250 nm有强吸收峰（104），表明含有一个共轭体系（K）带。共轭二烯：K带（230 nm）；不饱和醛酮：K带230 nm，R带310-330 nm 260nm,300 nm,330 nm有强吸收峰，3,4,5个双键的共轭体系。280nm =13500 295nm =270003.顺反异构体的判断4.互变异构体的判断 酮式：max=204 nm；无共轭烯醇式：max=243 nm 三.定量分析1.单组份定量方法1 1）标准曲线法：2 2）标准对比法：该法是标准曲线法的简化，即只配制一个浓度为c cs s的标准溶液，并测量其吸光度，求出吸收系数k k，然后由A Ax x=kc=kcx x求出c cx x该法只有在测定浓度范围内遵守L-BL-B定律，且c cx x与c cs s大致相当时，才可得到准确结果。2.多组分定量方法（略）3.双波长法-等吸收点法（略）4.系数倍率法（略）5.示差分光光度法（略）6.导数光谱法（略）7.配合物组成和稳定常数测定（略）8.弱酸离解常数的测定（略）（一）单组分的测定（一）单组分的测定 1 1 一般方法：一般方法：通常采用通常采用 A-C A-C 标准曲线法定量测定。标准曲线法定量测定。AC02 2 示差分光光度法（测高含量，技术处理）示差分光光度法（测高含量，技术处理）A0.81.20.4原理：设试液浓度Cx、标液浓度Cs，且Cs Cx，则：普通法：cs的T=10%；cx的T=5%示差法：cs 做参比，调T=100%则：cx的T=50%；标尺扩展10倍示差法标尺扩展原理：示差法标尺扩展原理：特点：测高含量（准确度相对提高，若标液配制不当，误差大）（二）多组分的同时测定（二）多组分的同时测定 若各组分的吸收曲线互不重叠，则可在各自最大吸收波长处分别进行测定。这本质上与单组分测定没有区别。若各组分的吸收曲线互有重叠，则可根据吸光度的加和性求解联立方程组得出各组分的含量。1：A1=a,1bca b,1bcb 2：A2=a,2bca b,2bcb 例：有下列一组数据：吸光物质C(mol/L)(nm)b(cm)AA5.010-444010.68359010.139B8.010-544010.10659010.470A+B?44011.02259010.414比色池厚1cm，求未知液中A和B的浓度。解：先求出纯A、纯B在两种波长下的（Lmol-1cm-1）：再根据A的加和性，列方程求解：思考题：如何用紫外可见进行氢键强度的测定？在极性溶剂中，分子间形成了氢键，实现在极性溶剂中，分子间形成了氢键，实现n*跃迁时，氢跃迁时，氢键也随之断裂；此时，物质吸收的光能，一部分用以实现键也随之断裂；此时，物质吸收的光能，一部分用以实现n*跃迁，另一部分用以破坏氢键（即氢键的键能）。跃迁，另一部分用以破坏氢键（即氢键的键能）。在非极性溶剂中，不可能形成分子间氢键，吸收的光能仅在非极性溶剂中，不可能形成分子间氢键，吸收的光能仅为了实现为了实现n*跃迁，故所吸收的光波的能量较低，波长较跃迁，故所吸收的光波的能量较低，波长较长。长。由此可见，只要测定同一化合物在不同极性溶剂中由此可见，只要测定同一化合物在不同极性溶剂中n*跃跃迁吸收带，就能计算其在极性溶剂中氢键的强度。迁吸收带，就能计算其在极性溶剂中氢键的强度。例如，在水中，丙酮的例如，在水中，丙酮的n*吸收带为吸收带为294.5 nm，能量，能量452.99 kJmol-1；在己烷中，该吸收带为；在己烷中，该吸收带为279 nm，能量为，能量为429.40 kJmol-1。丙酮在水中形成的氢键强度为丙酮在水中形成的氢键强度为452.99-429.40=23.59 kJmol-1。