《紫外可见吸收光谱》课件.ppt

1、紫外可见吸收光谱PPT课件紫外-可见吸收光谱UV-VIS 1 1 定义定义2 2 可见吸收光谱简介可见吸收光谱简介3 3 基本原理基本原理4 4 化合物电子光谱化合物电子光谱5 5 仪器仪器 6 6 应用应用1 1 定义 物质吸收了外来辐射的能量，分子中的电子从低能级跃迁到较高能级。同时产生分子的振动与转动。图图 双双原子分子的三原子分子的三种种能能级跃迁级跃迁示意示意图图(实际实际上上电电子能子能级间级间 隔要比隔要比图图示大很多，而示大很多，而转动转动能能级间级间隔要比隔要比图图示小很多。示小很多。)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

2、发，从低能级转移到高 能级的过程转振电分EEEEchhE能级差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 由于分子吸收中每个电子能级上耦合有许多的振-转能级，所以处于紫外-可见光区的电子跃迁而产生的吸收光谱具有“带状吸收”的特点。转振电EEE远红外吸收光谱红外吸收光谱可见吸收光谱紫外转振电mevEmevEmevE2525005.0005.025.125105.025.106.0201 分子能量的变化是电子运动能量变化、分子振动能量变化与分子转动能量变化的总和。E=Ee+Ev+Er 波长200400nm范围的光称为紫外光。人眼能感觉到的光的波长

3、大约在400750nm之间，称为可见光。利用分子吸收200750nm（紫外-可见光谱区）的辐射来进行分析测试的方法称为分子紫外-可见吸收光谱分析。2 吸光光度法吸光光度法简简介介 在分析化在分析化学学中，利用有色溶液中，利用有色溶液颜颜色的深色的深度度测测定有色溶液的定有色溶液的浓浓度的方法，叫吸光光度度的方法，叫吸光光度法。法。它它包括比色法、可包括比色法、可见见及紫外分光光度法。及紫外分光光度法。2.1 光光与与吸收光吸收光谱谱一、光的一、光的两两象性象性 光是光是电电磁波的一磁波的一种种，因其波，因其波长长很短，故又有很短，故又有粒子性。粒子性。爱爱因斯坦用公式表示因斯坦用公式表示为为：

4、E=h=hc/式中式中 E E 为为光子能量，光子能量，h h 为为普朗克常普朗克常数数，h=6.626h=6.6261010-34-34JSJS c 为为光光传传播速度，播速度，c=3 c=3 10101010 cm/s cm/s 为为波波长长，为频为频率率 。二、光二、光谱谱的的划划分分 光是光是电电磁波，磁波，这这些不同些不同颜颜色的光的色的光的频频率，波率，波长长是不同的。白光是由是不同的。白光是由许许多多种颜种颜色的光色的光复复合而成。一合而成。一种单种单一一频频率的光，叫率的光，叫单单色光。日光（太色光。日光（太阳阳光）是由光）是由一一个连续个连续的光的光谱谱系列所系列所组组成。成

5、。它它可以被三可以被三棱镜棱镜分解分解成一成一个连续变个连续变化的光化的光谱谱系列。系列。电电磁波磁波谱谱可以包括如下可以包括如下种类种类：无无线电线电波波 微波微波 远红远红外外 近近红红外外 可可见见光光 近紫外近紫外 远远紫外紫外xx射射线线射射线线 光的波光的波长与频长与频率之率之间间有一定的有一定的关关系：系：=c/白光与光谱白光与光谱可见光的波长范围：可见光的波长范围：光的吸收与发射光的吸收与发射三、吸收光三、吸收光谱谱1 1、原子吸收光、原子吸收光谱谱 当当原子外原子外层电层电子有子有选择选择地吸收某些波地吸收某些波长长的光的光谱时谱时，通，通过该过该原子的光中就缺少了原子的光中

6、就缺少了该该波波长长的光。在光的光。在光谱谱上就有若干上就有若干条条黑黑线线，象，象这样这样建立起建立起来来的分光光度法叫原子吸收分光光度的分光光度法叫原子吸收分光光度法。法。2 2、分子吸收光、分子吸收光谱谱电电子光子光谱谱 在多原子分子中，分子在多原子分子中，分子轨轨道中有道中有许许多多电电子能子能级级，平，平时时各各电电子都子都尽尽先先进进入低能入低能级级，处处于基于基态态。当当有光波照射有光波照射这这些分子些分子时时，轨轨道中的道中的电电子子会会吸收吸收光波中的某些波光波中的某些波长长的光，使的光，使这这束光中缺少某些波束光中缺少某些波长长的光。的光。电电子本身子本身将从将从低能低能级

7、跃迁级跃迁到高能到高能级级上。上。象象这样这样的情的情况况下，被吸收的光往往波下，被吸收的光往往波长较长较短，短，在紫外和可在紫外和可见见光范光范围围。本章主要。本章主要讨论这讨论这一部分一部分内内容容。红红外吸收光外吸收光谱谱 在分子在分子内内部有部有时时吸收的能量不足以引起吸收的能量不足以引起电电子子跃迁跃迁，而，而仅仅仅仅是分子振是分子振动动或或转动转动能能级级的的变变化。化。此此时时，分子只吸收波，分子只吸收波长较长长较长、频频率率较较低的低的红红外外光波。由此建立的分光光度法叫光波。由此建立的分光光度法叫红红外吸收光外吸收光谱谱法。法。吸收光谱的应用吸收光谱的应用 原子吸收法主要用于

8、各原子吸收法主要用于各种种元素的元素的检测检测。可可见见分光光度法主要用于各分光光度法主要用于各种种无机离子及其无机离子及其络络合合物的物的检测检测、各、各种种染料分析等。染料分析等。紫外吸收光紫外吸收光谱谱法大量在生物化法大量在生物化学学物物质质、蛋白、蛋白质质、各各种药种药物分析中使用。物分析中使用。红红外光外光谱谱法广泛法广泛应应用于有机官能用于有机官能团团的的鉴鉴定，定，为为有有机机结构结构的的研研究提供重要信息。究提供重要信息。四、分子吸收四、分子吸收与显与显色的色的关关系系1 1补补色色 有色溶液的有色溶液的颜颜色是由于入射光被色是由于入射光被选择选择性吸收性吸收一部分光使透一部分

9、光使透过过光的光的组组成成发发生改生改变变而引起的。而引起的。有色溶液的有色溶液的颜颜色是被吸收光的色是被吸收光的补补色，各色，各种种光的光的颜颜色色关关系如下：系如下：物质的颜色物质的颜色吸收光吸收光颜色颜色波长范围波长范围nm黄绿黄绿紫紫400450黄黄蓝蓝450480橙橙绿蓝绿蓝480490红红蓝绿蓝绿490500紫红紫红绿绿500560紫紫黄绿黄绿560580蓝蓝黄黄580600绿蓝绿蓝橙橙600650蓝绿蓝绿红红650750物物质颜质颜色和吸收光色和吸收光颜颜色的色的关关系系思考题CuSO4溶液显蓝色，它吸收（）nm范围内的光2、吸光物质与吸光度 一般一般来说来说，吸光物，吸光物质浓

10、质浓度越大，在一些特度越大，在一些特定定频频率上的光被吸收也越多，率上的光被吸收也越多，颜颜色看上去也越色看上去也越深。可深。可见见光的吸光光度法就是根据光的吸光光度法就是根据这这一定律建一定律建立起立起来来的。的。一般一般来说来说，不同物，不同物质质在不同的波在不同的波长长上有最上有最大吸收。根据大吸收。根据这这一性一性质质，使用，使用连续变连续变化的化的单单色色光（只含一光（只含一种频种频率的光）率的光）进进行行扫扫描，就可描，就可鉴别鉴别不同的化合物。光不同的化合物。光谱谱定性就是以此定性就是以此为为根据的。根据的。2 光度分析法的基本原理光度分析法的基本原理一、光度分析法的特点一、光度

11、分析法的特点1 1、适用范、适用范围围：常用于常用于测测定定试样试样中中%1010-3-3%的微量的微量组组分，甚至可分，甚至可测测定低至定低至1010-4-4%1010-5-5%的痕量的痕量组份组份。目。目前，前，随随着着仪仪器和方法的改器和方法的改进进，有的已，有的已达达1010-9-9%。一般。一般情情况况下，相下，相对误对误差差为为2 25%5%，这这在微量分析中已是十在微量分析中已是十分精确的了。分精确的了。2 2、特点：、特点：灵灵敏、快速、准确、敏、快速、准确、简简便。便。2 基本原理基本原理 2.1 光吸收定律：光吸收定律：朗伯朗伯-比耳定律（比耳定律（Lamber-Beers

12、 Law）吸光度吸光度 A=lg(1/T)=lg(I0/I)=a b cA 为吸光度，为吸光度，I0 为入射光为入射光，I 为出射光，为出射光，b 为溶液厚度，为溶液厚度，a 为比例常数，为比例常数，吸光系数吸光系数。质量吸光系数质量吸光系数 K 浓度浓度 c 单位为单位为 g/L；摩尔吸光系数摩尔吸光系数 浓度浓度 c 单位为单位为 mol/L。朗伯-比耳定律 在一定的条件下待测溶液的吸光度与溶液浓度呈线性关系 此此为为光度法中最基本的吸收定律，光度法光度法中最基本的吸收定律，光度法的理的理论论基基础础。当规当规定定c c单单位位为为 mol/L,mol/L,b b为为cmcm时时，K K用

13、用代表（代表（称称摩尔吸光系摩尔吸光系数数）,此此值值手手册册上有上有许许多多数数据可据可参参考。考。值还与温值还与温度、光的波度、光的波长长有有关关，与与吸光吸光物物质质的本性有的本性有关关。吸收度的加和性吸收度的加和性A总总A1+A2+A3+-+An 透光率透光率 T 在光度分析中，有在光度分析中，有时还时还用透光率用透光率来来表示光的表示光的吸收程度吸收程度:T=II0。透光率用百分比形式表。透光率用百分比形式表示。示。它与它与吸光度吸光度A的的关关系系为为：TTAlog1log例：例：已知已知Fe2+浓浓度度为为500微克微克/升的溶液，用升的溶液，用邻邻二二氮氮菲光度法菲光度法测测定

14、定铁铁。比色皿。比色皿长长2cm，在波，在波长长508nm处测处测得吸光度得吸光度为为A=0.19，计计算摩尔吸光系算摩尔吸光系数数。解：解：根据：根据：A=bcmol/L109.885.551050066Fe2ccm)(L/mol101.12109.819.046bcA答：答：该络该络合物的摩尔吸光系合物的摩尔吸光系数为数为1.1104 L/molcm。2.2 比尔定律的局限性和比尔定律的局限性和产产生偏离的因素生偏离的因素 在光度法中有一在光度法中有一条标条标准曲准曲线线，应该应该是直是直线线，但是在但是在实际绘实际绘制中却常常出制中却常常出现弯现弯曲情曲情况况。如果。如果标标准曲准曲线弯

15、线弯曲，曲，测测定定数数据必据必带来带来很大的很大的误误差，故差，故应应努力找出原因努力找出原因设设法解法解决决之。一般之。一般来说来说引起引起标标准曲准曲线弯线弯曲的主要原因有如下几曲的主要原因有如下几种种。（一）比尔定律的局限性（一）比尔定律的局限性 比尔定律比尔定律为为：A=KC即即AC 这这是在溶液很稀的情是在溶液很稀的情况况下，即各溶下，即各溶质质质质点互不点互不干干扰时扰时才成立。才成立。当当溶液溶液较浓时较浓时，溶液中的有色配合物，溶液中的有色配合物会会互相吸互相吸引、排斥，光引、排斥，光线线在在质质点之点之间发间发生反射，使出射光生反射，使出射光线线发发生改生改变变，从从而使比

16、尔定律失效。而使比尔定律失效。一般一般来说来说，C 越大，偏离也越大。越大，偏离也越大。所以比尔定律只在所以比尔定律只在浓浓度小于度小于0.010.01mol/Lmol/L稀溶液中成立，稀溶液中成立，适用适用。（二）非（二）非单单色光所引起的偏离色光所引起的偏离 在朗伯在朗伯-比尔定律中比尔定律中A=bc，是一是一个与个与波波长长有有关关的常的常数数，对对于同一于同一个个有色吸光物有色吸光物质来说质来说，不同波不同波长长的光其吸收大小不同的，即的光其吸收大小不同的，即是不同的。是不同的。如果在分光光度如果在分光光度计计中使用的光不是中使用的光不是单单一波一波长长的光，而是由的光，而是由许许多波

17、多波长长的光的光组组成的，那成的，那么么就就会会引起引起A的的数值发数值发生生变变化，而且波化，而且波长长相差越大、相差越大、波波长长范范围围越越宽误宽误差越大。差越大。故在故在仪仪器制造器制造厂厂里里总总是是尽尽可能使分光光度可能使分光光度计计的波的波长宽长宽度小一点，目前普通度小一点，目前普通仪仪器是器是6 nm,较较好一点好一点为为2 nm。（三）（三）化化学学因素引起的偏离因素引起的偏离(1)有色物有色物质质的离解、的离解、缔缔合、互合、互变异构变异构所引起所引起的偏离。的偏离。由于大多由于大多数数的有色物的有色物质质都是弱酸、弱都是弱酸、弱碱碱或者是配合物。或者是配合物。当浓当浓度度

18、 C 改改变时变时，它们它们的的电电离度也离度也会发会发生改生改变变，从从而而当当 C 增大增大时时，电电离离度度变变小，使有色小，使有色质质点增大点增大过过多，多，从从而使吸光而使吸光度度A也偏大，也偏大，结结果使之偏离比尔定律。果使之偏离比尔定律。(2)介介质质不均不均匀匀性引起的偏离性引起的偏离 朗伯朗伯-比尔定律在均比尔定律在均匀匀、非散射、非散射时时可成立，可成立，当当介介质质不均不均匀匀，或有，或有胶胶体、乳体、乳浊浊、悬悬浮体存浮体存在在时时，入射光除了被吸收外，入射光除了被吸收外，还还有反射、折有反射、折射射损损失，故所失，故所测测A值值比比实际实际吸收要大吸收要大许许多，多，

19、导导致偏离比尔定律。致偏离比尔定律。引起工作曲引起工作曲线弯线弯曲的原因曲的原因还还有一些，如：有一些，如：溶溶质质的性的性质变质变化、操作不化、操作不当当等等。等等。2.3 2.3 影影响显响显色反色反应应的若干因素的若干因素(一一)吸光光度法吸光光度法对显对显色反色反应应的要求的要求 对对于可于可见见光吸光光度法的光吸光光度法的显显色反色反应来说应来说，一般，一般应该满应该满足下列要求。足下列要求。1、选择选择性好，干性好，干扰扰少，或者干少，或者干扰扰容易除去。容易除去。2、灵灵敏度高敏度高3、有色有色络络合物合物组组成恒定，符合确定的化成恒定，符合确定的化学学式式4、有色有色络络合物合

20、物组组成成稳稳定，不易受光、定，不易受光、热热、空、空气气、时间时间等因素的影等因素的影响响。5、有色有色络络合物合物与显与显色色剂剂，被，被测测液之液之间间的色差要大。的色差要大。一般一般60nm 60nm 为为好。好。所所谓谓 即：即：MRR(二二)影影响显响显色反色反应应的因素的因素1、显显色色剂剂的用量的用量 一般，一般，显显色反色反应应可用下式表示：可用下式表示：M 通常有如下几通常有如下几种种情情况况：(见见下下图图）2、溶液的酸度、溶液的酸度（1）影）影响响有色有色络络合物的离解合物的离解 +酸度增大，离解也增大。酸度增大，离解也增大。（2）影）影响响被被测测离子的存在形离子的存

21、在形态态 Al(H2O)63+Al(H2O)3(OH)3 3+显色剂的用量显色剂的用量 显显色色剂剂的用量的用量对显对显色反色反应应是否完全和是否完全和测测定定结结果的果的准确度有很大影准确度有很大影响响。MRRMR：显显色色剂剂 显显色色剂剂的用量要通的用量要通过实验过实验确定，也就是作确定，也就是作A-R曲曲线来线来确定。确定。a ba b吸光度吸光度吸光度吸光度吸光度吸光度显显色色剂浓剂浓度度 R显显色色剂浓剂浓度度 R显显色色剂浓剂浓度度 RAAA（3）影）影响络响络合物的合物的组组成成 如：磺基水如：磺基水杨杨酸酸与与FeFe3+3+的的显显色反色反应应在不同酸度在不同酸度时时可以有

22、可以有11（pH 1.82.5 紫紫红红色色），），12（pH 48 红红色色），），13（pH 811.5 黄黄色色，最，最稳稳定）三定）三种种不同不同颜颜色的色的络络合物生成。合物生成。3、温温度的影度的影响响：一般在室一般在室温温有些需加有些需加热热4、显显色色时间时间的影的影响响 5、溶、溶剂剂的影的影响响：可提高可提高显显色反色反应应的的灵灵敏度敏度6、共存离子的影、共存离子的影响响：2.4光度测量误差和测量条件的选择光度测量误差和测量条件的选择一、仪器测量误差 在吸光光度分析中，除了各种化学条件所引起的误差外，仪器测量不准确也是误差的主要来源。任何光度计都有一定的测量误差，这种误差

23、可能来源于光电池不灵敏、光电流测量不准和光源不稳等。如果测量误差以光电流表示为i，相当于光强的误差I，由此引起透光率的误差为T。对于同一光度仪器，T基本上为一常数，一般为0.010.02。在光度在光度计计中，透光率的中，透光率的标标尺刻度是均尺刻度是均匀匀的吸光度的吸光度与与透光透光率率为负对数关为负对数关系，故系，故它它的的标标尺刻度是不均尺刻度是不均匀匀的的同同样样大小的大小的T在不同在不同A时时所引起的吸光度所引起的吸光度误误差差A是不同的。是不同的。这种这种情情况况可以可以清清楚地楚地从从下下图图吸光度和透光率的吸光度和透光率的关关系系标标尺看出，尺看出，A值值越越大，大，T引起的引起

24、的A也越大也越大。通通过过以下推以下推导导可以知道，吸光度在可以知道，吸光度在0.20.8（透（透光率在光率在1565%）范）范围内围内的相的相对测对测量量误误差差较较小。小。根据朗伯根据朗伯-比耳定律比耳定律 A-logT abc c A-lnT/2.3 c 对对T微分，得到微分，得到 dA0.43dT/T K d c 仪仪器器测测量量误误差差dT引起引起浓浓度的相度的相对误对误差差为为：TTdTTAdTAdAcdclog43.043.0作作图图得：得：可可见当见当T0.368或者或者36.8%时时，即：，即：0.434 时时，仪仪器的器的测测量量误误差最小。差最小。从从上上图图可知，在可知

25、，在1565%、或者是：、或者是：0.20.8范范围内时围内时，浓浓度度测测量的相量的相对误对误差差较较小。小。二、二、测测量量条条件的件的选择选择 为为了使了使测测定定结结果有果有较较高的高的灵灵敏度和准确度，必敏度和准确度，必须须注意注意选择选择最适合的最适合的测测量量条条件件（一）入射光波（一）入射光波长长的的选择选择 为为使使测测定定结结果有果有较较高的高的灵灵敏度，在一般情敏度，在一般情况况下，入射光下，入射光应选择应选择被被测测物物质质溶液的最大吸收溶液的最大吸收波波长长。如遇干。如遇干扰时扰时，则则可可选选另一另一灵灵敏度稍低，敏度稍低，但能避免干但能避免干扰扰的入射光。因此，的

26、入射光。因此，选择选择适适当当的波的波长长不不仅仅能提高分析的能提高分析的灵灵敏度，敏度，还还能提高分析的能提高分析的准确度。准确度。（二）控制适（二）控制适当当的吸光度范的吸光度范围围 从仪从仪器器测测量量误误差的差的讨论讨论中了解到，中了解到，为为使使测测量量结结果得果得到到较较高的准确度，一般高的准确度，一般应应控制控制标标准溶液和准溶液和被被测试测试液液的吸光度在的吸光度在0.20.8范范围内围内。为为此，可以此，可以从从下列下列两两方方面面来来考考虑虑。1 1控制溶液的控制溶液的浓浓度，如改度，如改变试样变试样的的称称量和改量和改变变溶液的稀溶液的稀释释度等。度等。2 2选择选择不同

27、厚度的比色皿。不同厚度的比色皿。（三）（三）选择选择适适当当的的参参比溶液比溶液 在光度在光度测测量量时时，利用，利用参参比溶液比溶液来调节仪来调节仪器的零点，以消除由于比色皿壁及溶器的零点，以消除由于比色皿壁及溶剂对剂对入射光的反射和吸收入射光的反射和吸收带来带来的的误误差。差。l如果如果显显色色剂剂及制及制备试备试液液时时所用的其他所用的其他试剂试剂均均为为无无色，而且被色，而且被测试测试液中又无其他有色离子存在液中又无其他有色离子存在时时，可，可用用蒸蒸馏馏水水作作参参比溶液。比溶液。l如果如果显显色色剂为剂为无色，而被无色，而被测试测试液存在其他有色离液存在其他有色离子子时时，应应采用

28、采用不加不加显显色色剂剂的被的被测试测试液液作作参参比溶液。比溶液。l 如果如果显显色色剂剂有色，其有色，其它试剂它试剂均无色，均无色，应应采用采用（）作）作参参比溶液。比溶液。l如果如果显显色色剂剂和和试剂试剂均有均有颜颜色色时时，可，可将将一一份试份试液加液加入适入适当当掩蔽掩蔽剂剂，将将被被测组测组分掩蔽起分掩蔽起来来，使之不再，使之不再与与显显色色剂剂作用，作用，显显色色剂剂及其他及其他试剂试剂均按均按试试液液测测定方法定方法加入，以此作加入，以此作为参为参比溶液。比溶液。2.3 光度分析法及分光光度光度分析法及分光光度计计(一一)目目视视比色法比色法 用眼睛用眼睛观观察比察比较试较试

29、液的液的颜颜色色与标与标准溶液准溶液颜颜色之色之差差别来别来判判断试断试液液浓浓度的方法度的方法称为称为目目视视比色法。比色法。一般是用一般是用标标准溶液配成系列准溶液配成系列浓浓度，覆盖度，覆盖试试液含液含量。然后使量。然后使标标准系列准系列浓浓度的溶液度的溶液发发色，使成色，使成为标为标准准色色阶阶。再使。再使试试液液发发色，色，将将其其与标与标准色准色阶阶相比相比较较，与与哪哪一一个个相近，就以相近，就以标标准色准色阶阶中的中的这浓这浓度度报报出。出。这这一一方法方法简单简单、方便，但、方便，但报报出出数数据据误误差可差可达达 20%。(二二)光光电电比色法比色法 使用光使用光电电比色法

30、比色法时时有几有几种种方法，比方法，比较较重要的有重要的有标标准（工作）曲准（工作）曲线线法等。法等。工作曲工作曲线线法：法：一般是先一般是先从资从资料上料上查查得某被得某被测测物物的最大吸收峰的位置的最大吸收峰的位置数数据（据（max），），并并加适加适当当的的滤滤光片使光源光片使光源来来的光的光线线中中max附近的光附近的光顺顺利通利通过过，而吸收其余波而吸收其余波长长的光。的光。同同时时配制一系列配制一系列浓浓度的度的标标准有色溶液，放在光准有色溶液，放在光电电比色比色计计里里测测得一系列吸光度得一系列吸光度值值，如下：，如下：C1 C2 C3 C4 C5 A1 A2 A3 A4 A5

31、最后最后将试将试液液发发色后色后测测得吸光度得吸光度值值A，在，在图图上上查查找相找相应应的的浓浓度度C值值。光光电电比色法比目比色法比目视视法好些，用光法好些，用光电电池代池代替人眼可以消除主替人眼可以消除主观误观误差，差，还还有其他有其他优优点，点，光光电电比色法比色法误误差一般在差一般在520%。(三三)分光光度法分光光度法 分光光度法的操作和原理分光光度法的操作和原理与与光光电电比色法大体上比色法大体上相同，主要是采用先相同，主要是采用先进进的分光光度的分光光度计计，代替老式，代替老式的光的光电电比色比色计计。在分光光度在分光光度计计中采用中采用较较好的好的单单色光，其波色光，其波长宽

32、长宽度度仅仅26nm。而比色。而比色计计中用的光中用的光单单色性很差，有色性很差，有50100nm宽宽，甚至更，甚至更宽宽，所以分光光，所以分光光计计的的测试灵测试灵敏度、敏度、选择选择性、准确度性、准确度较较高，一般可高，一般可达达25%。目前最常用的分光光度法主要是目前最常用的分光光度法主要是标标准曲准曲线线法。法。工作曲工作曲线线法：法：一般是先一般是先从资从资料上料上查查得某被得某被测测物的物的最大吸收峰的位置最大吸收峰的位置数数据（据（max），），并并加适加适当当的的滤滤光片使光源光片使光源来来的光的光线线中中max附近的光附近的光顺顺利通利通过过，而吸收其余波而吸收其余波长长的光

33、。的光。同同时时配制一系列配制一系列浓浓度的度的标标准有色溶液，准有色溶液，测测得一得一系列吸光度系列吸光度值值，如下：，如下：C1 C2 C3 C4 C5 A1 A2 A3 A4 A5然后在然后在AC 座座标标上作点上作点将将各点各点连连起起来来，如，如图图：最后最后测测得得试试液吸光度液吸光度值值A，在，在图图上上查查找相找相应应的的浓浓度度C值值。C(ug/25ml)A01234567891000.20.40.60.81（四）分光光度（四）分光光度计计 721型分光光度型分光光度计计（带宽带宽：6nm，波，波长长精度：精度：2.0nm，波，波长长范范围围：380nm780nm）分光光度分

34、光光度计计的主要的主要组组成部分有：成部分有：光源光源 单单色器色器 样样品池品池 检测检测器器 其其简单结构图简单结构图如下所示：如下所示：3 3有机物的吸收光谱有机物的吸收光谱 紫外紫外可见吸收光谱可见吸收光谱 有机化合物的紫外有机化合物的紫外可可见见吸收光吸收光谱谱是三是三种电种电子子跃迁跃迁的的结结果：果：电电子、子、电电子、子、n n电电子子。分子分子轨轨道理道理论论：成成键轨键轨道道反反键轨键轨道道。当当外外层电层电子吸收紫外或可子吸收紫外或可见辐见辐射后，就射后，就从从基基态态向激向激发态发态(反反键轨键轨道道)跃迁跃迁。主要有四。主要有四种跃迁种跃迁所需能量所需能量大小大小顺顺

35、序序为为：nn n n s sp p *s s*RKE,Bnp p EC CO OH Hnp ps sH H电子跃迁所处的波长范围与强度电子跃迁所处的波长范围与强度1.1.跃迁跃迁 所需能量最大；所需能量最大；电电子只有吸收子只有吸收远远紫外光的能量才能紫外光的能量才能发发生生跃迁跃迁；饱饱和和烷烃烷烃的分子吸收光的分子吸收光谱谱出出现现在在远远紫外紫外区区；吸收波吸收波长长200 nm200nm的的光光)，但，但当它们与当它们与生色生色团团相相连时连时，就，就会发会发生生n共共轭轭作用，增作用，增强生色强生色团团的生色能力的生色能力(吸收波吸收波长长向向长长波方向移波方向移动动，且吸收强度，

36、且吸收强度增加增加)，这样这样的基的基团称为团称为助色助色团团。红移与蓝移红移与蓝移 有机化合物的吸收有机化合物的吸收谱带谱带常常因引入取代基或改常常因引入取代基或改变变溶溶剂剂使最大吸收波使最大吸收波长长maxmax和吸和吸收强度收强度发发生生变变化化:maxmax向向长长波方向移波方向移动称动称为为红红移移，向短波方向移，向短波方向移动称动称为蓝为蓝移移(或紫移或紫移)。吸收强度。吸收强度即摩尔吸光系即摩尔吸光系数数增大或增大或减减小的小的现现象分象分别称为别称为增色效增色效应应或或减减色效色效应应，如，如图图所示。所示。三、金属配合物的紫外吸收光谱三、金属配合物的紫外吸收光谱 金金属属配

37、合物的紫外光配合物的紫外光谱产谱产生机理主要有三生机理主要有三种类种类型：型：1.配体微扰的金属离子配体微扰的金属离子d-d电子跃迁和电子跃迁和 f-f 电子跃迁电子跃迁 在配体的作用下在配体的作用下过过渡金渡金属属离子的离子的d轨轨道和道和镧镧系、系、锕锕系的系的f轨轨道裂分，吸收道裂分，吸收辐辐射后，射后，产产生生d一一d、f 一一f 跃迁跃迁；必必须须在配体的配位在配体的配位场场作用下才可能作用下才可能产产生也生也称称配位配位场跃迁场跃迁；摩尔吸收系摩尔吸收系数数很小，很小，对对定量分析意定量分析意义义不大。不大。2.2.金属离子微扰的配位体内电子跃迁金属离子微扰的配位体内电子跃迁 金金

38、属属离子的微离子的微扰扰，将将引起配位体吸收波引起配位体吸收波长长和强度的和强度的变变化。化。变变化化与与成成键键性性质质有有关关，若共价，若共价键键和配位和配位键结键结合，合，则变则变化非常化非常明明显显。3.电荷转移吸收光谱 电电荷荷转转移移跃迁跃迁：辐辐射下，分子中原定域在金射下，分子中原定域在金属属M轨轨道上道上的的电电荷荷转转移到配位体移到配位体L的的轨轨道，或按相反方向道，或按相反方向转转移，所移，所产产生生的吸收光的吸收光谱称为谱称为荷移光荷移光谱谱。Mn+Lb-M(n-1)+L(b-1)-hFe3+CNS-2+hFe2+CNS2+电电子子接受接受体体电电子子给给予予体体分子分子

39、内氧内氧化化还还原反原反应应；10104 4Fe2+与邻与邻菲菲罗啉罗啉配合物的紫外吸收光配合物的紫外吸收光谱属谱属于此。于此。3.2 3.2 有机化合物的紫外有机化合物的紫外-可见光可见光谱谱 饱和烃及其取代衍生物饱和烃及其取代衍生物：*饱和单键饱和单键 真空紫外真空紫外 10200nm 可作为溶剂可作为溶剂.n *n电子电子，多数在远紫外，多数在远紫外，卤代烃、醇、胺等卤代烃、醇、胺等,大于大于200至至260nm以上以上.例如例如 CH3I有两个吸收峰：有两个吸收峰：210及及259nm.不饱和烃及共轭烯烃不饱和烃及共轭烯烃：孤立双键孤立双键 p p p p*大多在远紫外大多在远紫外,波

40、长小于波长小于200nm,n p p*可移至紫外、可见可移至紫外、可见,例如：丙酮例如：丙酮 194，284nm 亚硝基丁烷亚硝基丁烷 300，665nm 共轭双键共轭双键 形成新的成键和反键轨道，能形成新的成键和反键轨道，能量降低，波长红移。量降低，波长红移。共轭烯烃的最大波长计算：共轭烯烃的最大波长计算：见见Woodward Fieser规则规则 羰基化合物羰基化合物 n *p p p p*与双键共轭时移至与双键共轭时移至220260nm n p p*R带带 醛、酮：醛、酮：270300nm，羧酸类：，羧酸类：210nm，不饱和醛酮酸酯的最大波长计算：见不饱和醛酮酸酯的最大波长计算：见Wo

41、odward FieserScott规则规则 苯及其衍生物苯及其衍生物 ：三个乙烯键的环状共轭系统中，三个乙烯键的环状共轭系统中，p p p p*所产生的所产生的芳香烃所特有的特征吸收芳香烃所特有的特征吸收 E1带：带：180nm，60000 E2带：带：204nm，8000 B 带：带：255nm，200，指头峰，苯环精细结构，指头峰，苯环精细结构，苯环振动跃迁在基态电子跃迁上的重叠，苯环振动跃迁在基态电子跃迁上的重叠 1.苯环上有取代基时苯的三个吸收带（尤其苯环上有取代基时苯的三个吸收带（尤其E2与与B带）发生明显的红移，强度增强。带）发生明显的红移，强度增强。2.苯环增多，三个吸收带红移

42、，强度增强。苯环增多，三个吸收带红移，强度增强。4 4 仪器仪器 仪器分类仪器分类 单光束单光束 双光束双光束 双波长单光束双波长单光束 阵列式光电二级管检测阵列式光电二级管检测仪器展示仪器展示 紫外紫外-可可见见分光光度分光光度计计一、基本组成一、基本组成光源光源单单色器色器样样品室品室检测检测器器显显示示1.1.光源光源 在整在整个个紫外光紫外光区区或可或可见见光光谱区谱区可以可以发发射射连续连续光光谱谱，具，具有足有足够够的的辐辐射强度、射强度、较较好的好的稳稳定性、定性、较长较长的使用的使用寿寿命。命。可可见见光光区区：钨钨灯作灯作为为光源，其光源，其辐辐射波射波长长范范围围在在3 3

43、50502 2200 nm200 nm。紫外紫外区区：氢氢、氘氘灯。灯。发发射射185185400 400 nmnm的的连连续续光光谱谱。光源光源氢氢灯或灯或氘氘灯灯紫外光源紫外光源 200360nm钨钨灯或灯或卤钨卤钨灯灯可可见见光源光源 3502200nm 2.2.单色器单色器 将将光源光源发发射的射的复复合光分解成合光分解成单单色光的光色光的光学学系系统统。入射入射狭缝狭缝：光源的光由此：光源的光由此进进入入单单色器；色器；准光装置：透准光装置：透镜镜或反射或反射镜镜使入射光成使入射光成为为平行光束；平行光束；色散元件：色散元件：将复将复合光分解成合光分解成单单色光；色光；棱镜棱镜或光或

44、光栅栅；聚焦装置：透聚焦装置：透镜镜或凹面反射或凹面反射镜镜，将将分光后所得分光后所得单单色色光聚焦至出射光聚焦至出射狭缝狭缝；出射出射狭缝狭缝。3.3.样品室样品室 样样品室放置各品室放置各种类种类型的吸收池（比色皿）和相型的吸收池（比色皿）和相应应的池架附件。吸收池主要有石英池和玻璃池的池架附件。吸收池主要有石英池和玻璃池两种两种。在。在紫外紫外区须区须采用石英池，可采用石英池，可见区见区一般用玻璃池。一般用玻璃池。4.4.检测器检测器 利用光利用光电电效效应将应将透透过过吸收池的吸收池的光信光信号变号变成可成可测测的的电电信信号号，常用的，常用的有光有光电电池、光池、光电电管或光管或光电

45、电倍增管。倍增管。5.5.结果显示记录系统结果显示记录系统 检检流流计计、数数字字显显示、微机示、微机进进行行仪仪器自器自动动控制和控制和结结果果处处理理二、分光光度计的类型二、分光光度计的类型 types of spectrometertypes of spectrometer 1.1.单光束单光束 简单简单，价廉，适于在，价廉，适于在给给定波定波长处测长处测量吸光度或透光度，量吸光度或透光度，一般不能作全波段光一般不能作全波段光谱扫谱扫描，要求光源和描，要求光源和检测检测器具有很高器具有很高的的稳稳定性。定性。2.2.双光束双光束 自自动记录动记录，快速全波段，快速全波段扫扫描。可消除光源

46、不描。可消除光源不稳稳定、定、检测检测器器灵灵敏度敏度变变化等因素的化等因素的影影响响，特，特别别适合于适合于结构结构分析。分析。仪仪器器复杂复杂，价格，价格较较高。高。5 5 应用应用 定性分析定性分析 定量分析定量分析 结构分析结构分析 5.1 5.1定性、定量分析定性、定量分析1.1.定性分析定性分析 maxmax：化合物特性化合物特性参数参数，可作，可作为为定性依据；定性依据；有机化合物紫外吸收光有机化合物紫外吸收光谱谱：反映：反映结构结构中生色中生色团团和助色和助色团团的特性，不完全反映分子特性；的特性，不完全反映分子特性；计计算吸收峰波算吸收峰波长长，确定共，确定共轭轭体系等体系等

47、 甲甲苯与苯与乙乙苯苯：谱图谱图基本相同；基本相同；结构结构确定的确定的辅辅助工具；助工具；max max，maxmax都相同，可能是一都相同，可能是一个个化合物；化合物；标标准准谱图库谱图库：4600046000种种化合物紫外光化合物紫外光谱谱的的标标准准谱图谱图 The sadtler standard spectra,Ultraviolet 纯度检查纯度检查利用利用Woodward-Fieser 和和Scott经验规则求最大经验规则求最大吸收波长。吸收波长。即，当通即，当通过其它方法获得一系列过其它方法获得一系列可能的分子结构式后，可能的分子结构式后，可通过此类规则估算最可通过此类规则估

48、算最大吸收波长并与实测值大吸收波长并与实测值对比。对比。化合物母体化合物母体及取代基及取代基 波长波长/nm (无环多烯或异环二烯无环多烯或异环二烯)基数：基数：217 nm 环内双键环内双键 36 增加一个共轭双键增加一个共轭双键 30 环外双键环外双键 5 烷基取代基烷基取代基 5 O 0 OR 6 SR 30 Cl,Br 5 NR2 60 Woodward-Fieser规则规则基值基值 217217 同环二烯同环二烯 1 1 3636 3636 三个环外双键三个环外双键 3 3 5 5 1515 共轭双键延长共轭双键延长 2 2 3030 6060 五个烷基取代五个烷基取代 5 5 5

49、5 2525 酰氧基取代酰氧基取代 1 1 0 0 0 0 计算值计算值(maxmax)353 nm353 nm 实测值实测值(maxmax)355 nm355 nm ACO基值基值 217217 四个烷基取代四个烷基取代 4 4 5 5 2020 二个环外双键二个环外双键 2 2 5 5 1010 计算值计算值(maxmax)247 nm247 nm 实测值实测值(maxmax)247 nm247 nm 基值基值 217217 五个烷基取代五个烷基取代 5 5 5 5 2 25 5 二个环外双键二个环外双键 2 2 5 5 1010 共轭双键延长共轭双键延长 1 1 3030 3030 计算

50、值计算值(maxmax)282 nm282 nm 基值基值 217217 五个烷基取代五个烷基取代 4 4 5 5 2 20 0 二个环外双键二个环外双键 2 2 5 5 1010 共轭双键延长共轭双键延长 0 0 0 0 CH2 计算值计算值(maxmax)247 nm247 nm Woodward-Fieser规则估算最大吸收波长的几个实例：规则估算最大吸收波长的几个实例：四四CHCH3 3ClCl分子中有几分子中有几种类种类型的价型的价电电子？子？在紫外光在紫外光辐辐照下可照下可发发生何生何种类种类型的型的电电子子跃迁跃迁？CHCH3 3ClCl分子中有分子中有n n电电子和子和 价价电