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1、1第1页/共97页2第2页/共97页3太阳极紫外辐射第3页/共97页4紫外吸收光谱与分子结构的关系紫 外 可 见 吸 收 光 谱概 述 紫 外 分 光 光 度 计紫 外 吸 收 光 谱 的 应 用第4页/共97页5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(Electron energy level)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
2、能量变化 E为各种形式能量变化的总和：其中 Ee最大：1-20 eV;Ev次之：0.05-1 eV;Er最小：0.05 eV 可见，电子能级间隔比振动能级和转动能级间隔大12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。第5页/共97页6 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-VisUV-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)A)，以吸光度A A为纵坐标，辐射波长为横坐标作图，得到该物质
3、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。第6页/共97页7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200 800 nm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。第7页/共97页8 表 物质颜色和吸收光的关系物质颜色物质颜色吸收光吸收光颜色颜色波长波长/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红紫红紫绿绿500560紫紫黄绿黄绿560
4、580蓝蓝黄黄580610绿蓝绿蓝橙橙610650蓝绿蓝绿红红650780第8页/共97页9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maxminA第9页/共97页10-胡罗卜素胡罗卜素咖啡因咖啡因阿斯匹林阿斯匹林丙酮丙酮 几几种种有有机机化化合合物物的的分子吸收光谱图。分子吸收光谱图。第10页/共97页11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-H C-C 形成双键的 电子 C=C C=O 未成对的孤对电子n电子 C=OCOHn H第
5、11页/共97页12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=n第12页/共97页13分子轨道有分子轨道有、*、*、n n 能量高低能量高低 n n*能量n*n*跃迁跃迁n n*n*n*第13页/共97页14其中-*跃迁所需能量最大，n-*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。从图中纵坐标可知-*及电荷迁移跃迁产生的谱带强度最大，-*、n-*跃迁产生的谱带强度次之，配位跃迁的谱带强度最小。有机化合物的紫外可见吸收光谱（一）电子跃迁类型 l、-*跃迁 它需要的能量较高，一般发生在真空紫外光区。在
6、200 nm左右，其特征是摩尔吸光系数大，一般 max 104，为强吸收带。饱和烃中的CC键属于这类跃迁，如乙烯（蒸气）的最大吸收波长 max为162 nm。第14页/共97页15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*图图3.2 3.2 分子的电子能级和跃迁分子的电子能级和跃迁第15页/共97页162、n-*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(2
7、15nm)；(CH3)3N(227nm)，可见，大多数波长仍小于200nm，处于近紫外区。第16页/共97页17（3）*跃迁电子跃迁到反键*轨道所产生的跃迁，这类跃迁所需能量比*跃迁小，若无共轭，与n*跃迁差不多。200nm左右吸收强度大，在104105范围内，强吸收若有共轭体系，波长向长波方向移动，相当于200700 nm含不饱和键的化合物发生*跃迁 C=O,C=C,CC 第17页/共97页18(4)n*跃迁n电电子子跃跃迁迁到到反反键键*轨轨道道所所产产生生的的跃跃迁迁，这这类类跃跃迁迁所需能量较小，吸收峰在所需能量较小，吸收峰在200 400 nm左右左右吸收强度小，吸收强度小，102，
8、弱吸收，弱吸收含杂原子的双键不饱和有机化合物含杂原子的双键不饱和有机化合物 C=S O=N-N=N-例：丙酮例：丙酮 max=280 nm n*跃迁比跃迁比*跃迁所需能量小跃迁所需能量小,吸收波长长吸收波长长第18页/共97页19常用的是*跃迁和n*，这两种跃迁都需要分子中有不饱和基团提供轨道。n*跃迁与*跃迁的比较如下：*n*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104105弱吸收102极性溶剂向长波方向移动向短波方向移动第19页/共97页20常用术语 生色团生色团实例实例溶剂溶剂 max/nm max跃迁类型跃迁类型烯烯C6H13CH=CH2正庚烷正庚烷17713000
9、*炔炔C5H11CCCH3正庚烷正庚烷17810000 *羰基羰基CH3COCH3异辛烷异辛烷27913n *CH3COH异辛烷异辛烷29017n *羧基羧基CH3COOH乙醇乙醇20441n *酰胺酰胺CH3CONH2水水21460n *偶氮基偶氮基CH3N=NCH3乙醇乙醇3395n *硝基硝基CH3NO2异辛烷异辛烷28022n *亚硝基亚硝基C4H9NO乙醚乙醚300100n *硝酸酯硝酸酯C2H5ONO2二氧六环二氧六环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第20页/共97页21 3、红移
10、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。第21页/共97页221）共轭体系的存在-红移 如CH2=CH2的-*跃迁，max=165200nm；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-
11、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。第22页/共97页235）pH值：红移或蓝移 苯酚在酸性或中性水溶液中，有及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-
12、*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。第23页/共97页24表表3.3 3.3 助色团在饱和化合物中的吸收峰助色团助色团化合物化合物溶剂溶剂 max/m max/(L.mol-1.cm-1)-CH4,C2H6气态气态150,165_-OHCH3OH正己烷正己烷177200-OHC2H5OH正己烷正己烷186_-ORC2H5OC2H5气态气态1901000-NH2CH3NH2-173213-NHR C2H5NHC2H5正己烷正己烷1952
13、800-SHCH3SH乙醇乙醇1951400-SRCH3SCH3乙醇乙醇210,2291020,140-ClCH3Cl正己烷正己烷173200-BrCH3CH2CH2Br正己烷正己烷208300-ICH3I正己烷正己烷259400第24页/共97页25吸收带吸收带吸收峰在吸收光谱上的波带位置吸收峰在吸收光谱上的波带位置（1）R 吸收带：n*跃迁 特点：a 跃迁所需能量较小，吸收峰位于 200400nm b 吸收强度弱，102（2）K 吸收带：共轭双键中*跃迁 特点：a 跃迁所需能量较R带大，吸收峰位 于210280nm b 吸收强度强，104 随着共轭体系的增长，K 吸收带长移，210 700
14、nm 增大。第25页/共97页26 例：例：max 1-己烯己烯 177 104己二烯己二烯 178 2104 己二烯己二烯 217 2.1 104 己三烯己三烯 258 4.3 104 K 吸收带是共轭分子的特征吸收带，可用于判断共轭吸收带是共轭分子的特征吸收带，可用于判断共轭结构结构应用最多的吸收带应用最多的吸收带第26页/共97页27B吸收带：有苯环必有B吸收带 230270nm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，精细结构消失第27页/共97页28E吸收带：*跃迁E1=185nm强吸收104E2=204nm较强吸收103第28页/共97页29
15、 图 苯在乙醇中的紫外吸收光谱n苯在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。n在230270nm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：第29页/共97页30小结：R带n*弱吸收K带*强吸收共轭B带*中吸收E带*强吸收苯环第30页/共97页313.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*跃跃迁迁，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*跃迁，能量低于*跃迁 不饱和烃及其
16、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*、n*、n*共轭双键的化合物 使*所需能量降低，吸收峰长移，吸收强度增强。第31页/共97页32羰基化合物 羰基化合物含有 C=O,可产生n*、n*、*跃迁。醛酮的n*吸收带在270300 nm 附近，强度低，1020,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*、*跃迁的波长长移羧酸羰基与双键共轭时，产生 n*、*跃迁的波长长移 共轭使*轨道能量降低。第32页/共97页33芳香族化合物E带和B带是芳香族化合物的特征吸收带，*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
17、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：max B带 max E2 苯 254 204 甲苯 262 208 苯酚 271 213 苯甲酸 272 230 第33页/共97页34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吸收带正己烷正己烷CH3ClCH3OHH2O波长位移波长位移 *max/nm230238237243红移红移n *max/nm329315309305紫移紫移 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。表表3.4 3.4 溶剂对亚异丙酮吸收带的影响第34页
18、/共97页352.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。38第35页/共97页36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36页/共97页37表表3.5 3.5 常用紫外常用紫外
19、可见测定的溶剂可见测定的溶剂溶剂溶剂使用波长范围使用波长范围/nm溶剂溶剂使用波长范围使用波长范围/nm水水210甘油甘油 230乙醇乙醇 210氯仿氯仿 245甲醇甲醇 210四氯化碳四氯化碳 265异丙醇异丙醇 210乙酸甲酯乙酸甲酯 260正丁醇正丁醇 210乙酸乙酯乙酸乙酯 26096%硫酸硫酸 210乙酸正丁酯乙酸正丁酯 260乙醚乙醚 220苯苯 280二氧六环二氧六环 230甲苯甲苯 285二氯甲烷二氯甲烷 235吡啶吡啶 303己烷己烷 200丙酮丙酮 330环己烷环己烷 200二硫化碳二硫化碳 375第37页/共97页38（二）无机化合物的吸收光谱（二）无机化合物的吸收光谱1
20、.dd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dd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。第38页/共97页39例：H2O的配位场强度NH3的配位场强度 Cu(H2O)42+吸收峰在794 nm 浅蓝色 Cu(NH3)42+吸收峰在663 nm 深蓝色 一些配位体配位场强度顺序 I-Br-Cl-F-OH-C2O42-=H2O SCN-吡啶=NH3 乙二胺 联吡啶 邻二氮菲 NO2-CN-dd跃迁跃迁概率较小,很小
21、，一般只有0.1100 L.mol-1，定量分析价值不大,可用于配合物的结构研究第39页/共97页402.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)-hFe3+CNS-2+hFe2+CNS2+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。第40页/共97页41(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
22、结构发生了变化,导致其吸收光谱蓝移或红移。第41页/共97页42第四节 紫外分光光度计一、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。图图3.6 3.6 紫外分光光度计紫外分光光度计第42页/共97页43（一）光源（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。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分光光度计中常用的光源有热
23、辐射光源热辐射光源和和气体放电光源气体放电光源两两类。类。热辐射光源用于可见光区，如热辐射光源用于可见光区，如钨丝灯钨丝灯和和卤钨卤钨灯；气体放电灯；气体放电光源用于光源用于紫外光紫外光区，如区，如氢灯和氘灯氢灯和氘灯。钨灯和碘钨灯可使用的范。钨灯和碘钨灯可使用的范围在围在340 2500nm。这类光源的辐射能量与施加的外加电压有。这类光源的辐射能量与施加的外加电压有关，在关，在可见光区可见光区，辐射的能量与工作电压，辐射的能量与工作电压 4 次方成正比。光电次方成正比。光电流与灯丝电压的流与灯丝电压的n次方（次方（n 1）成正比。因此必须严格控制灯丝）成正比。因此必须严格控制灯丝电压，仪器必
24、须配有稳压装置。电压，仪器必须配有稳压装置。第43页/共97页44在近紫外区测定时常用氢灯和氘灯。它们可在160375nm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35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、
25、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。第44页/共97页45 棱镜有玻璃和石英两种材料。它们的棱镜有玻璃和石英两种材料。它们的色散原理是依据不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开。由于玻璃可吸收紫外光，所以玻璃棱镜只能用于。由于玻璃可吸收紫外光，所以玻璃棱镜只能用于350 3200 nm的波长范围，即只能用于可见光域内。石英棱镜可的波长范围，即只能用于可见光域内。石英棱镜可使用的波长范围较宽，可从使用的波长范围较宽，可从185 4000nm，即可用于紫外、，即可用于紫外、可见
26、和近红外三可见和近红外三 个光域。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、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。一致的分辨能力。它具有色散波长范围宽、分辨本领高、成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本低、便于保存和易于制备等优点。缺点是各级光谱会重叠。缺点是各级光谱会重叠而产生干扰。而产生干扰。第45页/共97页46 入射、出射狭缝，透镜及准光镜等光学元件中狭缝在决定入射、出射狭缝，透镜及准光镜等光学元件中狭缝在决
27、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，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。但过小的狭缝又会减弱光强。（三）吸收池（三）吸收池 吸收池用于盛放分析试样，一般有吸收池用于盛放分析试样，一般有石英和玻璃材料石英和玻璃材料两种。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），吸收池要方向。在高精度的分析测定中（紫外区尤其重要
28、），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。长度的精度等对分析结果都有影响。第46页/共97页47第47页/共97页48（四）检测器（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。度变化的一种装置。常用的检测器有常用的检测器有光电池、光电管和光电倍增管等。光电池、光电管和光电倍增管等。硒光电池硒光电池对光的敏感范围为对光的敏感范围为300800nm，其中又以，其中又以500 600nm最为灵敏。这种光电池的特
29、点是能产生可直接推动最为灵敏。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。用于低档的分光光度计中。光电管光电管在紫外在紫外-可见分光光度计上应用较为广泛。可见分光光度计上应用较为广泛。光电倍增管光电倍增管是检测微弱光最常用的光电元件，它的灵敏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，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。从而对光谱的精细结构有较好的分辨能力。第48页/共97
30、页49（五）信号指示系统（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，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。理。第49页/共97页50二、紫外二、紫外-可见分光光度计的类型可见分光光度计的类型 紫外紫外-可见分光光度计的类型很多，但
31、可归纳为三种类型，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。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，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，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。操作方便，维修容易，适用于常规分析。第50页/共97页51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第51页/共97页5
32、22，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。第52页/共97页53单波长双光束分光光度计 参比池差值A光源单色器吸收池检测器显示光束分裂器第53页/共97页543，双波长分光光度计，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
33、波长（到两束不同波长（1和和 2）的单色光，利用切光器使两束光以一）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定的频率交替照射同一吸收池第54页/共97页55 1为选好的测定波长，一般为待测物质的 max 2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=A 1-A 2=（K 1-K 2）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第55页/共97页56光闸单色器斩波器参比光电倍增管图图3.8 3.8 单光束分光光度计原理图单
34、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图3.9 3.9 双光束分光光度计原理图双光束分光光度计原理图第56页/共97页57单色器单色器吸收池接收器1122图图3.7 3.7 双波长分光光度计原理图双波长分光光度计原理图第57页/共97页58双波长分光光度计的输出信号是()A试样吸收与参比吸收之差B试样与参比吸收之和CD第58页/共97页59下列化合物中，同时有跃迁的化合物是()A一氯甲烷B丙酮C1,3-丁二烯D甲醇第59页/共97页603-4 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
35、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60页/共97页61（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，不饱和醛酮化合物。第61页/共97页621.1.共轭多烯的共轭多烯的maxmax计算计算 链状共轭二烯链状共轭二烯 单环共轭二烯单环共轭二烯 异环共轭二烯异环共轭二烯 同环共轭二烯同环共轭二烯 max217
36、nm217nm214nm253nm骨架母体第62页/共97页63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 +5 nm -OR 烷氧基 +6 nm 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63页/共97页64注：注：环外双键环外双键是指是指C=C双键直接与环相连，其中一个双键直接与环相连，其中一个C在环上，在环上，C=,另一另一个个C在环外。在环外。同环二烯与异环二烯同时共存时，按同环二烯计算。同环二烯与异环二烯同时共存时，按同环二烯计算。第64页/共97页65例1：基本值nm两个烷基取代
37、 nm计算值 max 227 nm实测值 max 226 nm第65页/共97页66例：基本值：17 nm 加一个环外双键nm 加四个烷基取代nm计算值max nm实测值 max nm第66页/共97页67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位+10nm位+12nm位及以上+18nm第67页/共97页68例：环状：基本值 215nm 共轭双键 +30nm 位烷基取代 +18nm 环外双键 +5nm 计算值max 268nm 第68页/共97页69(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
38、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254254nmnm处的B 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318318nmnm处有无二硫化碳的吸收峰即可。第69页/共97页70 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、不饱和基团，还可区分化合物的构型、构象、同分异构体同分异构体二、结构分析第70页/共97页71 紫外可见吸收光谱中有机物发色体系信息分析的
39、一般规律是：若在200750nm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。若在270350nm波长范围内有低强度吸收峰(10100Lmol-1cm-1),（n*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71页/共97页72 若在20300nm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。若在210250nm波长范围内有强吸收峰，则可能含有2个共轭双键；若在260350nm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。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
40、或稠环化合物。第72页/共97页732.光谱解析注意事项(1)确认max，并算出，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73页/共97页743.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+n3n1）/2n4，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+2
41、98）/2=6第74页/共97页754.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=231 nm（9000），此化合物加氢只能吸收一分子H2，确定其结构。解：计算不饱和度=3；两个双键；共轭？加一分子氢max=231nm，可能的结构 计算 max max：232 273 268 268 max=异环二烯+2 环残基+环外双键 =217+25+5=232（231）第75页/共97页76立体结构和互变结构的确定顺式：max=280nm；max=10500反式：max=295.5nm；max=29000共平面产生最大共轭效应，max大互变异构：酮式：
42、max=204nm；无共轭烯醇式：max=243nm第76页/共97页77三、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 1.1.单组分物质的定量分析单组分物质的定量分析 测定条件：选择合适的分析波长（max）选择适当的参比溶液第77页/共97页78（1）比较法：在一定条件下，配制标准溶液和样品溶液，在max下测 A 标准溶液 As=CsL 被测溶液 Ax=CxL Cx=CsAx/As 注意：Cs Cs 与与 CxCx大致相当大致相当第78页/共97页79（2）标准曲线法 1 2 3 4 5 样品标液 C1 C2 C3 C4 C5 CX
43、 A A1 A2 A3 A4 A5 AXACXAX第79页/共97页80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：第80页/共97页81（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cD
44、cE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t第81页/共97页82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 =Kclg =Kc催t tAAO第82页/共97页83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 t固定不变时，A A（显色法）或lglg(A(A0 0/A/A）（褪色法）与催化剂浓
45、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1010-10-101010-8-8gmlgml-1-1,有时可低至1010-12-12 gmlgml-1-1 。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。第83页/共97页841.1.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20012001年）3.用原子吸收光谱法测定铜溶液，当铜浓度为g/mL时，其吸光度为，则特征浓度为 。4.已知某化合物在己烷中的max为327nm，在水中的max为305nm，从溶剂效应分析，该吸收带是由 跃迁引起的。5.用
46、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，考研真题第84页/共97页85以C1为参比，则溶液的透光率应该为 。6.用联系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，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_。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。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_。第85页/共97页869.今有两种有色络合物X和Y，
47、已知其透过率关系为lgTylgTx=1，则其吸光度关系AyAx=_。10.某分光光度计的仪器测量误差，当测的透光率T=70%，则引起的浓度的相对误差为_。（南开大学2003年）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*、n*、*跃迁外，还有_类型的跃迁。（首都师范大学2000年）第86页/共97页8713.朗伯-比尔定律的积分表达式为lgI0/I =bc，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）14.14.物质与电磁辐射相互作用后,产生紫外可见吸收光谱,这是
48、由于()()A.A.分子的振动 B.B.分子的转动 C.C.原子核外层电子跃迁 D.D.原子核内层电子跃迁第87页/共97页8815.15.在异丙叉丙酮CHCH3 3COCH=CCOCH=C（CHCH3 3）2 2中，nn*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.A.水 B.B.甲醇 C.C.正己烷 D.D.氯16.16.在醇类化合物中，OH OH 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 A 溶液极性变大 B B 形成分子间氢键随之加强 C C 诱导效应随之变大 D D 易产生振动耦合第88页/共97页8917.17.在一些含有 C=OC=O、N=NN=
49、N等基团的分子中,由nn*跃迁产生的吸收带称为()()A.K A.K吸收带 B.EB.E吸收带 C.BC.B吸收带 D.RD.R吸收带（南开大学2001年）18.相同的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A AB B，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）（B）第89页/共97页9019.用紫外-可见分光光度法测定某化合物的含量，当其浓度为Cmol/L 时，透光率为T，当其浓度由C变为时，在同样测定条件下，其透光率应为（）A.T3/2 B.T2 C.T1/2 D.T1/3（南开大学2002年）20.下
50、列说法正确的是：（）A.透射率与浓度成直线关系；B.摩尔吸收系数随波长而改变;第90页/共97页91C.比色法测定Fe(SCN)2+时，选用红色滤光片；D吸光度与浓度成直线;E.玻璃棱镜适用于紫外光区.21.光度分析中，在某浓度下以吸收池测得透光率为T，若浓度增大一 倍，透光率为：（）A.T2 B.T/2 C.2T D.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91页/共97页9223.23.下列化合物中含有n-*n-*、-*、-*-*跃迁的化合物是（）A.A.一 氯 甲 烷 B.B.丙 酮 C.C.丁 二 烯 D.D.二 甲 苯 24.24.下述条件适合